Manual 1 Iluminacion

8/13/2019 Manual 1 Iluminacion

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ACROManual de la ILUMINACIN

CalidadAmb

ientalenlaEdificacinparaLasPalmasdeGranCanaria

Islas

Canarias

Manuales

deDiseoICAROO

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ILUMINACINCalidadAmbientalenlaEdificacinparaLasPalmasdeGranCanaria

IslasCanariasManualesdediseo

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IIIIICCCCCAAAAARRRRROOOOOManuales de diseo

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

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El Manual de la Iluminacin es el primer volumen de losManuales de diseo ICARO de Calidad Ambiental

en la Edificacin, elaborado entre los aos 2003 y 2006en el Departamento de Construccin Arquitectnica como un

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

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

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

DIRECCIN, RESPONSABLE CIENTFICO DEL PROYECTOY AUTOR DE LOS CONTENIDOSManuel Martn Monroy

Profesor Titular de Universidad del Departamentode Construccin Arquitectnica de la Universidad de

Las Palmas de Gran Canaria

DIRECCIN TCNICAMatas Ramos Trujillo

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

Roberto Santana Rodrguez

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

REVISIN DE TEXTOS, DISEO GRFICOY MAQUETACINIsabel Corral Torres

Laboratorio de Paisaje de Canarias

Contenido: Manuel Martn Monroy Edicin: 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 pblicassin nimo de lucro con fines docentes y de investigacin

aplicada. Contiene fragmentos de obras ajenas ya divulgadas,

a ttulo de cita o para su anlisis, comentario o juicio crtico(Art.32-RCL 1/1996), indicndose expresamente en cada casola fuente y el autor de la obra utilizada.


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ILUMINACINILUMINACINILUMINACINILUMINACINILUMINACINManual de


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Contenido I

11 INTRODUCCIN

11 1. PRESENTACIN11 2. OBJETIVOS13 3. METODOLOGADELMANUAL14 4. LIMITACIONES

17 I.0 - FUNDAMENTOS

17 1. LUZYCOLOR17 2. MAGNITUDES DELALUZ18 3. LEYESDELALUZ19 4. PROPIEDADESDELOSMATERIALES

21 I.1 - COMODIDAD

21 1. VISINHUMANA21 1.1. Agudeza y campo visual22 1.2. Adaptacin a la intensidad de la luz23 1.3. Rango de niveles de iluminacin24 2. OBJETIVOSDELAILUMINACIN24 2.1. Nivel de iluminacin25 2.2. Factor de iluminacin natural (FIN)26 2.3. Estabil idad temporal26 2.4. Zonificacin y transicin27 2.5. Esquema luminoso de un local27 2.6. Deslumbramiento28 2.7. Modelado y uniformidad28 2.8. Color y fidelidad cromtica29 2.9. Control del nivel luminoso y de la visin29 2.10. Gestin sostenible de recursos

30 I .2 - MICROCLIMA LUMINOSO

30 1. INTRODUCCIN30 2. FUENTESDELUZNATURAL31 3. CONFIGURACINDELENTORNO33 4. CLIMALUMINOSO34 5. CIELODEPROYECTO


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34 6. ESTIMACINDELALUMINOSIDAD35 6.1. Iluminancia horizontal exterior35 6.2. Iluminancia del cielo de proyecto36 7. REFLECTANCIADELENTORNO36 8. ILUMINACINEXTERIORENVENTANAS37 8.1. Cielo despejado

38 8.2. Cielo cubierto38 8.3. Entorno con obstrucciones

40 I.3 - PROYECTO LUMINOSO

40 1. INTRODUCCIN40 2. CRITERIOSDEILUMINACIN NATURAL43 3. INCIDENCIADELALUZNATURAL44 4. PROYECTOLUMINOSODELENTORNO45 4.1. Secciones46 4.2. Patios47 4.3. Reflectancia del entorno47 5. ILUMINACINNATURALDELOCALES

48 5.1. Cantidad de luz48 5.2. Uniformidad de la luz49 6. TOPOLOGADEPLANTAS50 7. DISTRIBUCIN DEHUECOSDELUZ54 8. ALTERNATIVASDEDISEO54 8.1. Daylight Design Variations Book55 8.2. Anlisis detallado de un tipo de hueco56 8.3. Comparacin de dos tipos de huecos56 8.4. Catlogo de ejemplos en el mundo real

57 I.4 - CONSTRUCCIN

57 1. INTRODUCCIN

58 2. ESTRATEGIASDECAPTACINDELUZ58 2.1. Acristalamiento60 2.2. Vidrios especiales61 2.3. Calidad de la visin62 2.4. Carpinteras63 2.5. Geometra del vano64 2.6. Superficies reflectantes y difusoras de la ventana66 2.7. Superficies reflectantes y difusoras del local68 3. SISTEMASDECONTROLYREGULACIN68 3.1. Criterios de proteccin solar de huecos69 3.2. Proteccin solar de ventanas verticales73 3.3. Proteccin solar de huecos de cubierta75 3.4. Diseo constructivo de los parasoles77 3.5. Sistemas de reflexin de luz natural81 3.6. Ejemplo de aplicacin


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82 I .5 - ACONDICIONAMIENTO

82 1. INTRODUCCINALAEVALUACIN82 2. METODOLOGADECONTROL84 3. FACTORDEILUMINACINNATURAL(FIN%)86 4. ESTIMACINDELAILUMINACIN NATURAL

88 5. MTODOSDECLCULO89 6. MTODODECLCULOPARAVENTANASALTAS92 7. CLCULODELFACTORDEPROTECCIN94 8. ALUMBRADOCOMPLEMENTARIO95 9. CTE-HE: AHORROELCTRICO

96 I.6 - ANEXO

96 1. REFERENCIAS96 1.1. Bibliografa96 1.2. Fuentes de Internet97 2. DOCUMENTOSENCDATEXTOCOMPLETO97 2.1. Normativa

98 2.2. Referencias98 3. SOFTWARE


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INTRODUCCIN

Este manual docente es una gua de buenas prcticas queproporciona una aproximacin al diseo integrado de lailuminacin natural de localesen nuevos edificios. Seplantea como una referencia para las carreras de arquitec-tura o ingeniera, a travs de un conjunto de pasos y reglasbsicas, resaltando aspectos crticos y soluciones prcticas.

Sin embargo, la luz natural es una materia primamuy frgily variable. Adems, es complicada de controlar y complejade manipular y, en ocasiones, de difcil conduccin hastadonde se necesita en la cantidad y calidad deseada.

La redaccin de un manual de iluminacin natural en

edificios, fcil de entender y de aplicar, plantea el proble-ma de tener que resumir el conjunto de conocimientosespecficos 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 mtodo dediseo ambiental integral,donde la iluminacin naturalsea compatible con la comodidad trmica, acstica y delaire, que hemos denominado como estrategia ICARO.

En el volumen Gua de Aplicacinse han resumido las

diferentes recomendaciones de diseo 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 diseo ambiental luminoso.La coleccin de manuales de diseo ICARO se inicia con elvolumen de la Iluminacin natural porque es el factorambiental que ms condiciona el diseo arquitectnico yconstructivo de un edificio, por el hecho de dependerexclusivamente de la luz exterior, siendo un recurso quehay que gestionar con sabidura.

1 PRESENTACIN

2 OBJETIVOS

La Arquitectura es el juegosabio, correcto y magnficode los volmenes bajo la luz.

Le Corbussier


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Iluminacin. Introduccin

Las habitaciones de los edificios necesitan de una ilumi-nacin adecuada para su utilizacin, que puede proce-der de fuentes artificiales o naturales. El alumbrado arti-ficiales un recurso siempre disponible, de fcil regula-cin y sobre el que es posible tener un gran control. Sinembargo, requiere de importantes inversiones en equi-pos y mantenimiento, convirtindolo por tanto en unaalternativa idnea como apoyo o sustitucin del alum-brado natural cuando no se pueda disponer de l.

Sin duda, el alumbrado naturales la mejor manera de

iluminar los espacios habitados por su excelente calidadde luz, por la cantidad de energa 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 iluminacin alternativa.

La limitacin ms importante del alumbrado natural es ladificultad detransportar la energa luminosadesde lafuente el espacio exterior hasta la superficie donde senecesita. La luz natural suele proceder de fuentes difusasbveda celeste, reflexin del suelo, penetra al edificiopor huecos limitados ventanas, claraboyas, y se trans-mite por radiacin y reflexin por el espacio interior has-

Anlisis de un espacio interior modelado por la luz.


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3 METODOLOGA DEL MANUAL

ta incidir con cierta inclinacin sobre la superficie que sedesea iluminar, perdiendo gran parte de su intensidad a

lo largo del recorrido.

El principal objetivo del diseo luminoso es garantizar unaelevada iluminacin interior, incluso con un nivel reducidode luminosidad exterior. Otro objetivo es la necesidad decontrolar y regularel posible exceso de luz y calor, median-te sistemas de proteccin 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 mtodo de diseo propuesto en este manual se funda-menta en que las decisiones de diseo deberan hacerseen el contexto del conjunto del edificio como una unidadfuncional, y no como un agregado de diferentes partes.Esta aproximacin al diseo integradodebera conside-rar las repercusiones de cada decisin de diseo en elconjuntodel proyecto del edificio.

Las ventajas de un mtodo de diseo integrado son mxi-mas cuando se aplica desde las primeras etapas del pro-yecto,cuando se dispone de un mayor margen de liber-tad de decisin, y sus beneficios se concretarn en la mejorade la calidad ambiental y en un ahorro de energa a lolargo de toda la vida del edificio.

El mtodo se desarrolla en las mismas fases o etapas delproyecto que se proponen para otros aspectos ambien-tales, permitiendo as un diseo sincrnicoo integral dela calidad ambiental. El manual aporta soluciones compa-tiblescon las decisiones de diseo del acondicionamien-

to trmico, de la renovacin del aire y del control acstico.

El proceso propuesto se inicia determinando las deman-dasde iluminacin segn el uso de los locales, para po-der compararlas con la iluminacin natural que se puedadisponer en cada punto del interior, que depender delas fuentes de luz natural del espacio exterior o climaluminoso,del diseo espacial de los huecos y de los espa-cios iluminados o proyecto arquitectnico, y de los ele-mentos constructivos que modifican la penetracin ydistribucin de la luz o diseo constructivo.

El diseo se debe complementar con la comprobacin delacondicionamientoluminoso, mediante mtodos de pre-diccin y evaluacin, como paso previo al proyecto de lasinstalaciones del alumbrado artificial complementario,que ayude o sustituya aquellas demandas de iluminacinque no se puedan garantizar con el alumbrado natural.


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El esquema de desarrollo de la metodologa es similar alde los otros manuales de calidad ambiental en la edifica-

cin, y se ha estructurado en las siguientes etapas:

0. Fundamentos.Conocer las propiedades bsicas de laluz y su comportamiento fsico.

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

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

3. Proyecto.Optimizar la penetracin y distribucin dela luz natural en un local, comparando para ello dife-

rentes alternativas.

4. Construccin.Disear ventanas con una buena pene-tracin de luz natural, que tambin se puedan oscure-cer o proteger del sol.

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

6. Anexos. Informacin adicional sobre fuentes docu-

mentales, normativa y referencias. Adems, en el volu-men que contiene el CD se incluyen documentos atexto completo y programas informticos de ayuda aldiseo y dimensionado.

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

Este manual no puede dar respuesta a todas las cues-tiones de iluminacin natural, aunque proporcione loscriterios de diseo ms importantes para la mayorade los edificios.

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

Este manual se orienta al proyecto de edificios de nue-va construccin, aunque sus criterios pueden aplicar-se a proyectos de rehabilitacin con cierta precaucin.

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

Iluminacin. Introduccin


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Se presume que el usuario tiene un conocimiento b-sico de la luz y de la iluminacin natural; no obstante,

en el manual se han incluido nociones mnimas de lu-minotecnia.

Las recomendaciones se proponen como reglas prcti-cas y consejos empricos, por lo que el usuario ser elresponsable final de las decisiones de diseo.

Para obtener resultados ms detallados o exactos serpreciso recurrir a un tcnico experto o a herramientasinformticas.

El autor ha procurado aportar informaciones y criterios

de diseo sobre la calidad ambiental en los edificios ela-borados sobre bases cientficas y datos experimentales.Esta obra no est planteada como sustitucin de los ser-vicios de los tcnicos y organismos competentes en la edi-ficacin, por lo que el autor y el editor no aceptarnresponsabilidades por el uso o los resultados de la aplica-cin de los datos o procedimientos incluidos en esta obra.

Invitamos a los lectores a que nos comuniquen cualquiererror, imprecisin u omisin que detecten, para su co-rreccin en futuras ediciones.


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I.0

La luzes energa electromagntica visible por el ojo hu-mano, con un rango de longitud de onda entre 0.38 y0.78 m (10-6m). Las fuentes de luz suelen ser superficiesa alta temperatura, como el Sol (T = 5500 K) o el fila-mento de las lmparas incandescentes (T = 3300 K), queemiten un espectro continuo con longitudes de ondaentre 0.3 y 3 m del que slo 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 como

elcolor

de la luz, correspondiendo los colores violeta-azul a las longitudes ms cortas (cerca de 0.4 m) y loscolores naranja-rojo a las longitudes ms largas (cerca de0.70 m).

El conjunto de los colores del arco iris se distribuye deforma continua en el espectro luminoso, y cuando la dis-tribucin de la energa en cada longitud de onda es simi-lar a la luz del Sol se percibe el conjunto como luz blanca.Las luces monocromticasson radiaciones con una nicalongitud de onda, mientras que las fuentes trmicas deluz emiten radiacin 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-diacin en slo algunas longitudes de onda del rangovisible, denominndose por ello espectro discontinuo.

La similitud del espectro de una fuente de luz discontinuacon la luz solar de denomina ndice de Rendimiento decolorRg, siendo Rg = 1 para la luz natural o de lmparasincandescentes y Rc = 0 para la luz monocromtica, comolas lmparas de sodio de baja presin, mientras que laslmparas fluorescentes tienen un Rg entre 0.7 y 0.9.

La tonalidad de color del espectro continuo de una luz se

puede determinar por su Temperatura de colorTc(K),correspondiendo a la luz de dauna Tc = 5500K. Laslmparas incandescentes tienen una Tc = 3000K aproxi-madamente, con una tonalidad rojiza (colores clidos),mientras que la luz de la bveda celeste tiene una Tc delorden de 10000K, de tono azulado (colores fros).

MAGNITUDES DE LA LUZ

Se han comentado algunas magnitudes cualitativas de laluz, como la longitud de onda (m), el rendimiento decolor (Rg) o la temperatura de color (Tc K). La medicinde 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 - Iluminacin. Fundamentos

derivadas como el Flujo, la Luminancia, la Iluminanciaoel Rendimientoluminoso, que se definen a continuacin:

La intensidad luminosa(I) es la energa luminosa emi-tida en una direccin. 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() es la cantidad de energa lumi-nosa emitida por una fuente. Su unidad es el lumen(lm), que es la energa emitida por un foco con inten-sidad de 1 candela (cd) en un ngulo slido de 1 este-reorradin (1 m2a 1 m de distancia).

Lailuminancia

(E

) onivel de iluminacin

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 muytil la ley E = I Cos/ d2 .

La luminancia(L) o brilloes la intensidad (I) o flujo deluz () 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 lmpara incandescente tiene R = 14

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

= P x R= 100 x 14 = 1400 lm(lmenes)

Intensidad luminosa I. Si la lmpara emite con igual in-tensidad en todas direcciones distribuir su flujo en elngulo slido de una esfera: 4sr (estereorradin); portanto la intensidad ser igual al flujo emitido en el ngu-lo slido de 1 sr:

I = / = 1400 / 4= 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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I.0

un ngulo de incidencia = 30, la luminancia o nivel deiluminacin ser:

E = I cos / d2= 111.4 cos30 / 22= 24.1 lx(luxes)

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

Si se trata de una fuente luminosase suele aplicar el con-cepto de luminancia Lf = I / S, medida en Nit (cd/m2) oen Stilbmedida en (cd/cm2). En el caso de una lmparaque emita con una intensidad I de 111.4 cd en todas di-recciones, desde una esfera de 5 cm de dimetro, equiva-

lente a una superficie visible de 19.6 cm

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, la luminancia Lfsera:

Si se trata del flujo reflejado de una superficie iluminadase suele aplicar el concepto de luminancia Lr = / 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 reflexin r = 0.8, laluminancia, L sera:

Las superficies iluminadas se pueden comportar de maneradiferente ante la luz, distinguindose las superficies opa-casen que la luz se absorbeo refleja, y los materialestraslcidosen que adems otra parte se transmite. Loscoeficientes del flujo de luz incidente se denominan absor-tancia , reflectancia ry transmitancia respectivamente.

+ r + = 1

Ejemplo de clculo 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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El ojo humano es un rgano complejo que convierte laluz procedente del campo visual en un estmulo nerviosoque ser interpretado por el cerebro como una sensa-cin que denominamos visin.

A continuacin se comentan algunos procesos fisiolgi-cos de la visin humana, de gran importancia para el di-seo luminotcnico de los espacios habitados.

1.1. AGUDEZAYCAMPOVISUAL

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

Campo focalTiene un dimetro de tan slo 1 y en su eje se alcanzala mxima agudeza visual. Por ejemplo, para leer elojo se orienta continuamente para apreciar los deta-lles del entorno.

Campo de trabajoTiene un dimetro de unos 30. En este campo el ojopercibe una visin del entorno con una agudeza vi-sual buena y aprecia bien la profundidad mediante lavisin estereoscpica.

Campo estereoscpicoSu dimetro de unos 60. El ojo percibe aqu una vi-sin del entorno con una agudeza visual media y semantine la apreciacin de la profundidad mediante lavisin estereoscpica.

Campo perifricoAbarca hasta una desviacin lateral e inferior de 90.En este campo cada ojo percibe una visin de bajaresolucin del entorno, pero su alta sensibilidad al mo-vimiento ayuda a la orientacin y a la prevencin deriesgos.

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

La agudeza visuales la capacidad de percibir detalles dela visin, y su resolucin es mxima en el campo focal.Depende de factores externos, como el nivel luminoso dela superficie observada, pero tambin de la edad y de laausencia de defectos visuales, como la miopa, la hiper-metropa o el astigmatismo.

COMODIDAD I.1

VISIN HUMANA1

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

reas del campo v isual humano (K. Berg /

www.egt.bme.hu/ecobuild).


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I.1 - Iluminacin. Comodidad

Ambiente tpico Exterior de da Interior de da Interior de noche Exterior de noche

Dimetro de la pupila (mm) 1.5 2.5 4.5 8

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

1.2. ADAPTACINALAINTENSIDADDELALUZ

El ojo es sensible a la intensidad de la luz que procede delas superficies del entorno. Dicha intensidad se denominaluminancia 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 iluminacin que reciben (iluminancia) y desu coeficiente de reflexin, distinguiendo entre la reflexindifusa (superficie mate) y la especular (superficie espejada).

El ojo humano puede adaptarse para la visin en ambien-tes con diferentes niveles de iluminacin, desde ms de100.000 lux en das 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 adaptacin rpida a niveles de ilu-minacin altos. Por el contrario, la falta de luz no es mo-lesta y la adaptacin suele ser mucho ms lenta.

En una misma escena pueden coincidir superficies condiferencias de nivel de iluminacin mayores de 100/1, comola vista de un paisaje desde cualquier ventana de una

habitacin. El ojo adapta su sensibilidad a la luz para podertolerar las superficies ms brillantes, pero si el contrastees demasiado alto se puede producir deslumbramiento.

Sabemos que el ojo, mediante la dilatacin de la pupila,tiene una capacidad de acomodacin casi instantneapara adaptarse a las variaciones del nivel de iluminacinentre 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 iluminacin nocturna, como en el exterior enuna noche oscura. Tiene como inconveniente la lentitudde la adaptacin, hasta ms de 30 minutos para la mxi-ma sensibilidad, aunque el proceso inverso se puede rea-lizar en segundos. Cuando el ojo est adaptado a la visinnocturna, si recibe un destello de luz intensa se puedeproducir una ceguera momentnea que se describe comodeslumbramiento nocturno.


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Cuando se requiera una percepcin exacta de los colo-res, como en el trabajo de artes grficas, adems de ne-

cesitar un nivel elevado de iluminacin, ser importanteque la fuente de luz tenga una buena calidad cromtica,tanto en temperatura de color (tonalidad roja-azul) comoen fidelidad cromtica, siendo ptima la luz natural. Tam-bin hay que considerar que cuando el ojo est adapta-do a la visin nocturna tiene una menor capacidad depercepcin de los colores, y que la mxima sensibilidad ala luz se desplaza hacia los azules.

Un elevado nivel de iluminacin es adecuado para redu-cir la fatiga visualen actividades que requieran una granconcentracin, cuando se precise una gran rapidez depercepcin

(deportes, maquinaria), o cuando se tengaque reducir el riesgo por errores o accidentes. Tambinla agudeza visualo capacidad de distinguir los pequeosdetalles aumenta con la intensidad de la luz, por lo cualse precisan mayores niveles de iluminacin cuando se rea-licen tareas visuales de gran detalle o finura.

1.3. RANGODENIVELESDEILUMINACIN

Para facilitar su aplicacin, se incluye una tabla de lumi-nancia o niveles de iluminacin (lux), con saltos aproxima-dos de mltiplos de 3 y referencia a iluminaciones tpicas

de diferentes ambientes y actividades que se pueden de-sarrollar con comodidad.

Considerando que la visin del espectador suele vagarpor las diferentes superficies de un entorno, en un localcon un nivel de iluminacin medioconvendr que existauna diferencia reducida de nivel de iluminacin entre laszonas en primer plano con nivel altoy las zonas de fondocon nivel bajo, siendo conveniente que dichas transicio-nes tengan una relacin menor de 3 a 1.

Tambin hay que tener en cuenta que durante la noche,en locales con iluminacin artificial, puesto que el ojo sueleestar adaptado a un nivel de iluminacin inferior, ser

I.1

Sensibil idad cromtica segn la adaptacin de ojo(K. Berg / www.egt.bme.hu/ecobuild).

Lux Ambiente Actividad cmoda

100000 Medioda pleno sol Umbral mximo, empieza el dolor por exceso de luz 30000 Da semicubierto Circulacin exterior diurna, paseo 10000 Da cubierto Actividad excepcional (quirfanos) 3000 Zonas de transicin Actividad muy detallada, iluminacin puntual 1000 Interior luminoso Actividad detallada (cocina, aseo), iluminacin zonal 300 Interior medio Estancia, actividad media, iluminacin general diurna 100 Interior bajo Reposo, actividad baja, iluminacin general nocturna 30 Calle iluminacin alta Circulacin interior, calle de noche con mucho trfico

10 Calle media Calle con trafico medio, densidad urbana media 3 Calle baja Calle con trfico bajo, densidad urbana baja 1 Calle mnima Aparcamientos o muelles, slo orientacin 0.1 Luz de luna Necesita periodo de adaptacin para orientarse 0.01 Luz de estrellas Umbral mnimo, oscuridad prct icamente absoluta


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OBJETIVOS DE LA ILUMINACIN

La iluminacin 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 diseo luminoso permitir resaltar la arqui-tectura interior del propio edificio, valorizando las super-

ficies y objetos contenidos y creando una atmsfera quemotive a los ocupantes.

Por tanto, cada zona del edificio requerir de un estudiodetallado en razn de la funcin, caractersticas espacia-les y ambiente psicolgico que se pretenda. Adems, hayque tener en consideracin los aspectos luminotcnicosfundamentales requeridos para garantizar una visin con-fortable, los medios tcnicos disponibles, y otros aspec-tos tales como la economa y la durabilidad.

A continuacin se expone un programa genrico de pres-

taciones de iluminacin para un proyecto, aconsejadascomo base para el posterior diseo de los sistemas deiluminacin especficos para cada zona del edificio.

2.1. NIVELDEILUMINACIN

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

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

posible reducir los niveles de iluminacin hasta 1/3 enperiodos nocturnos (adaptacin de la retina a condicio-

nes de baja luminosidad). A modo de ejemplo, se consi-deran adecuados los siguiente esquemas de iluminacinen interiores.


2

Lux Actividad interior diurna Actividad interior nocturna

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


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

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

2.2. FACTORDEILUMINACINNATURAL(FIN)

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

geometra y reflectancia de las superficies del local.

Se estima que en Canarias (Lat = 28N), el nivel de ilumi-nacin horizontal exterior con cielo totalmente cubiertoes del orden de 9.000 lux y que ser 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 medioda con un cielodespejado.

Con carcter general se recomienda alcanzar valores defactor de iluminacin natural del orden de FIN = 3% parausos generales, con lo que dispondramos 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 iluminacin y por las grandesganancias o prdidas de calor debido a una excesiva su-perficie de los huecos.

Relacin de nivel Recomendacin (lux)

1/1.5 1/2 1/3 Tarea visual

3000 Quirfanos (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 pblico

I.1


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2.3. ESTABILIDADTEMPORAL

En el caso de iluminacin natural, el nivel luminoso exte-rior variar lentamente segn la hora solar, si bien se pue-

den dar grandes fluctuaciones con cielos nubosos por eltrnsito brusco entre nubes y claros. Se recomienda limi-tar la fluctuacin del nivel luminoso a un factor de 1/3respecto al nivel medio (por ejemplo 100 3001.000lux) en periodos cortos (algunos segundos).

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

En grandes espacios con elevada ocupacin puede ser

interesante disponer de sistemas de regulacin fotoelc-trica que limiten la fluctuacin del nivel luminoso, ya sealimitando este exceso mediante persianas mecanizadas ocompensando las zonas oscuras con alumbrado artificialde apoyo.

2.4. ZONIFICACINYTRANSICIN

En el diseo interior de los edificios conviene planificarde antemano los requisitos de iluminacin de las diferen-tes zonasen comunicacin, en funcin de la iluminacin

requerida por cada uso y de los posibles trnsitos entreellas. Se pueden considerar algunas de las siguientes zo-nas caractersticas, ordenadas segn el nivel requeridode iluminacin.

Para permitir una adecuada transicin visualentre zo-nas del edificio con distintos niveles luminosos convienelimitar la relacin de iluminancia entre locales contiguosa un factor de 1/3. Un buen ejemplo sera disponer de


Fluctuacin de la iluminacin interior en cielosparcia lmente cubiertos.

Iluminacin Trabajo Estancia Circulacin

Nivel alto Tareas detalladas Tareas activas Entorno del edificioNivel medio Reunin y relacin Ocio o relacin social Vestbulo exteriorNivel moderado Almacenamiento Descanso Distribuidor principalNivel bajo Circulacin Circulacin Circulacin interior

Exigencia Sensacin FIN % Ei mnimo Ei mximovisual visual con Ee = 10.000 lux con Ee = 100.000 lux

Muy alta Muy luminoso >10 % > 1.000 lux > 10.000 lux Alta Luminoso 6 % 600 lux 6.000 lux Normal Normal 3 % 300 lux 3.000 lux Baja Oscuro 1 % 100 lux 1.000 lux Muy baja Muy oscuro


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

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

2.5. ESQUEMALUMINOSODEUNLOCAL

Los contrastes entre zonas de un mismo local se gradua-rn de manera que la relacin del nivel de iluminacinentre 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 ambientacin luminosa y un ahorro energtico conalumbrado artificial. Un buen esquema sera de 400 luxen el rea de trabajo, 200 lux en el resto de la mesa detrabajo y 100 lux en el fondo del local.

Con carcter general se fijan los siguientes esquemas deniveles de iluminacin, considerando que en interiores conluz artificial ser 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 convendr situar las fuentesluminosas fuera del campo visual, ocultarlas mediante pan-tallas o reducir su brillo con difusores.

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

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

I.1

Transicin de la iluminacin entre localessegn la actividad.

Zonificac in de la iluminacin entre zonas de un local.

Actividad interior Da Noche

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

Control del deslumbramiento segn el ngulode incidencia.


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o televisores. Por tanto, deber procurarse una posicinlateral siendo preferible que la luz proceda del lado iz-

quierdo para la escritura de diestros.

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

2.7. MODELADOYUNIFORMIDAD

Para resaltar la visin espacial de las personas y los obje-tos tridimensionales conviene que la luz proceda de va-

rias fuentes o de una fuente extensa. Ello evitar lassombras duras y permitir tener una visin aceptable enlas zonas en sombra. Los paramentos y techos de localesde colores claros contribuyen a redistribuir la luz y com-pensan las reas a contraluz. En general, la relacin delnivel de iluminacin entre luz y sombra conviene quesea inferior a 5/1.

Para acentuar la iluminacin de las superficies planas deexposicin (cuadros) se procurar una iluminacin lo msuniforme posible (diferencia centro-borde inferior a 3/1)y un control elevado de los reflejos.

En los espacios pblicos de circulacin 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. COLORYFIDELIDADCROMTICA

Cuando se pretendan realizar tareas que requieran unaalta precisin cromtica, adems de necesitar altos nive-les de iluminacin, convendr utilizar fuentes de luz contemperaturas de color similar a la luz de da (5.500 K).Sin embargo, si se utilizan niveles de iluminacin relativa-mente bajos son recomendables fuentes de luz ms cli-das, con temperaturas de color sobre los 3.000-4.000 K.

Para garantizar una excelente reproduccin cromtica seexigir un ndice de reproduccin cromtica Rg superioral 90%, siendo ptima la luz natural.


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


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30

La iluminacin natural del interior de un local dependedirectamente de la cantidad y direccin 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-turalcon una direccin e intensidad distinta.

Podemos definir como entorno luminoso a la configura-cin geomtrica del exterior de cada ventana, conside-rando su orientacin e inclinacin y las propiedadesreflectantes de las superficies visibles. En la prctica se

puede considerar el entorno como unescenario sin cam-

bios temporales.

El clima luminosode un lugar se define como el conjun-to de valores estadsticos de la luminosidad del cielo adiferentes horas del da, considerando el recorrido solarsegn la latitud y la estacin del ao, teniendo en cuentatambin la influencia de la nubosidad.

El clima luminoso se puede resumir para facilitar el diseoen determinadas condiciones tpicasmediante modelossimplificados decielo de proyecto.

Sin embargo, para un diseo ms detallado y exacto esnecesario realizar una estimacin de la luminosidad delcielopara poder predecir luego el nivel de iluminacinexterior en ventanas. Estos clculos se suelen realizar conla ayuda de programas informticos, ya que el recorridodiario del sol proyectar 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-sin hemisfrica(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 obstculos (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 vara con-tinuamente de posicin y que puede anularseperidicamente por la nubosidad. Es la fuente de luznatural ms potente, pero tambin la ms incmodapor sus grandes fluctuaciones y por el riesgo de pro-vocar deslumbramiento al crear una mancha extrema-

INTRODUCCIN

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 b-veda celeste, excluida la luz solar directa, producidapor la dispersin luminosa de la atmsfera (cielo azul)y la reflexin y difusin 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 arquitectnico.

Luz reflejada de obstculos (CRO). Los obstculos delentorno visible desde la ventana, que sobresalen del

horizonte, ocultan la luz solar difusa procedente delcielo, pero al mismo tiempo reflejan parte de la luzque reciben segn su coeficiente de reflexin. Su in-tensidad puede variar durante el da segn los obst-culos verticales estn soleados o en sombra, y fluctuarsegn la nubosidad. Es el segundo factor ms impor-tantepara el diseo arquitectnico por anular partede la componente solar difusa y porque la inclinacinde 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-gn su coeficiente de reflexin medio (albedo) y laradiacin que reciba de la componente celeste, comosuma de la luz solar directa y difusa, por lo cual tam-bin puede estar sujeta a grandes fluctuaciones tem-porales por la nubosidad.

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

Existen varios mtodos grficos para representar dichahemisfera; algunos de ellos pueden ser fotografas conlentes ojo de pez o diagramas polares, si bien en esteestudio se propone la representacin cilndrica por su fa-cilidad para transportar los ngulos de la silueta de losobstculos visuales.

CONFIGURACIN DEL ENTORNO3

ngulos de inc linacin yorientacin del plano deuna ventana respecto al entorno.

Luminosidad difusa procedente de la bveda celeste

(Marsch, A / www.squ1.com).


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32

En el captulo de clima/soleamiento del manual del calorse describe en detalle la representacin de obstculos so-

lares en la carta solar cilndrica, que tambin se puedeutilizar para representar el hemisferio visible desde el pla-no de una ventana, definido segn la orientacin delplano respecto al sur y la inclinacin sobre el plano ho-rizontal.

Los obstculos del entorno se pueden representar por lascoordenadas polares de cada vrtice de su silueta, me-diante su direccin o azimut Zrespecto al sur y la alturaAh del punto sobre el horizonte terico.

En el siguiente ejemplo se aprecia el sector hemisfrico

visible desde una claraboya horizontal (= 0), y desdeuna ventana vertical (= 90) orientada entre el sur y elsuroeste ( = +30). En el ejemplo tambin se ha repre-sentado una silueta del horizonte real de los obstculosvisuales, con una altura Ah sobre el horizonte terico paracada direccin Z.

En el caso de una ventana con una inclinacin = 50 yorientada hacia = +30 el sector de cielo visible tendra

la silueta del grfico, en el que se ha sealado el foco odireccin hacia donde apunta la normal al plano.

Esquema de la inclinacin de la ventana y la altura de

obstculos en la carta cilndrica.

Carta cilndrica del entorno con los obstculosvisuales y los sectores visibles desde una ventana

horizontal y vertical.

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

I.2 - Iluminacin. Microclima luminoso


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Mediante estas construcciones se puede hacer ya una pri-mera evaluacin de la disponibilidad de luz natural pro-

cedente de los diferentes sectores de componente solardifusa (CSdf) y reflejada del terreno (CRT) o de los obst-culos (CRO). Es importante sealar la importancia relativaque tienen los sectores ms prximos al fococorrespon-diente a la direccin normal del hueco, por la ley del co-seno, distancia angular que se podra estimar mediantetrigonometra esfrica.

Para definir el clima luminoso de un lugar conviene de-terminar por separado la radiacin solar directaque pue-da incidir sobre los huecos, para el proyecto de loselementos de proteccin solar, y la radiacin difusapro-cedente de la bveda celeste, que es la que suele intere-sar para una iluminacin interior segura y uniforme.

La radiacin solar directasobre una ventana se puedepredecir mediante el estudio del recorrido solar diario enlas diferentes estaciones del ao. Para ello conviene utili-zar la carta solarde la latitud del lugar, como en el si-guiente grfico correspondiente a la carta solar de Las

Palmas de Gran Canaria (Lat = 28 N), calculada median-te el programa Solea-2.

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

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

Componentes CDdf, CRO y CRT visibles desde unaventana vertical.

I.2

CLIMA LUMINOSO4

Superposic in de los recorridos solares sobreel hemisferio visible desde una ventana vertical(grfico inferior).


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34


CIELO DE PROYECTO5

Ya se ha comentado que la estimacin de la luminosidaddel hemisferio celeste es una labor bastante complicada,al ser especfica de la situacin geogrfica y del clima decada lugar, variando segn la posicin del sol en cadaestacin y a cada hora, y que adems depender muchsi-mo de la nubosidad del momento. Cuando se pretendeaveriguar la luminosidad del cielo frente a una ventanatambin habr que considerar la inclinacin y orientacinde dicho plano. Como conclusin, lo ms prctico serutilizar un modelo simplificado del cielo, o cielo de pro-yecto, que reproduzca sus cualidades ms importantes, e

intentar cuantificar la magnitud de la iluminacin mediantevalores estadsticos.

La observacin del cielo, ya sea visual o mediante regis-tros fotogrficos, muestra que la distribucin de la lumi-nosidad no es uniforme, variando segn la posicin delsol, de la humedad o transparencia de la atmsfera, y dela nubosidad.

La Commission International de lEclairage (CIE) ha de-sarrollado una serie de modelos matemticos de distribu-ciones ideales de la luminosidad del cielo, siendo las mscomunes las del cielo uniforme, cielo cubierto ycielodespejado. Estos modelos se aplican a los programas desimulacin para calcular el nivel de iluminacin natural enedificios. El modelo de cielo ms utilizado es el de cielocubierto, porque en dichas condiciones se suele estimarla luminosidad mnima del cielo para garantizar un ciertonivel de iluminacin naturalen el interior de los edifi-cios durante una elevada proporcin de tiempo al ao.

El modelo de cielo cubiertose caracteriza porque la lumi-nosidad en el cenit es el triple que en el horizonte. En elmodelo de cielo despejadopredomina la componentesolar directa, con ms del 80% de la luminosidad total del

cielo, 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 segn el nivel deiluminacin o iluminancia Ehe (lux) que produce sobreuna superficie horizontal exterior sin obstrucciones, equi-valente a un flujo de lmenes por metro cuadrado (E =/S). Estos valores son adecuados para ser aplicados alFactor de Iluminacin Natural (FIN %) de cada punto deun local, que relaciona la iluminancia interior como unporcentaje de la iluminancia horizontal exterior.

ESTIMACIN DE LA LUMINOSIDAD6

Imgenes 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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I.2

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

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

Iluminancia mxima horizontal exterior (Ehe lux) almedioda en Canarias.

6.1. ILUMINANCIAHORIZONTALEXTERIOR

La iluminancia horizontal exterior (Ehe lux) vara a lo lar-go del da, con valores mximos a medioda cuando el soltiene su altura mxima, y depende por tanto de la latituddel lugar y de la estacin del ao. En Canarias (Lat =28N) se puede estimar que se alcanzan los siguientes ni-veles mximos de iluminacin horizontal exterior.

A primeras y ltimas horas del da no existe prcticamen-te componente solar directa sobre la horizontal, mien-tras que en las horas centrales la distribucin entrecomponente solar difusa y directa depende de la nubosi-dad, entre un 15 % de luz difusa en cielos claros hastaprcticamente el 100% en cielos totalmente cubiertos. Endas nubosos, en los que se alternan claros y nubes, seproduce una gran fluctuacin de la luz natural y de sudistribucin entre componente directa y difusa.

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

Es interesante sealar que la curva inferior de las grficascorresponde a la componente difusa del cielo y la supe-

rior a la radiacin total, destacando el gran incrementoproducido por la componente directa durante un da des-pejado. En el grfico de un da cubierto con algunosclarosconviene sealar el incremento medio de intensi-dad de la componente difusa y la gran fluctuacin de lacomponente directa, que cuando brilla el sol permitenalcanzar intensidades totales de ms de 1.000 W/m2, equi-valente a ms de 115.000 lux.

6.2. ILUMINANCIADELCIELODEPROYECTO

Los valores del cielo de proyectose deducen de estudiosestadsticos para determinar el nivel de iluminacin hori-zontal exterior que se supera el 85% del tiempo entre las8 de la maana y las 5 de la tarde a lo largo de un ao.Dicho valor representa el nivel de iluminacin que convie-ne considerar en el clculo de la iluminacin naturalpara

Medidas de radiacin solar durante un da 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 deiluminacin deseados al menos el 85% del tiempo de uti-

lizacin. El valor del cielo de proyecto es del orden de8.900 lux para Canarias (28N), segn 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 albedodel terreno yde los obstculos visuales afrentados a las ventanas. En lacarta visual se puede registrar el brillo de las superficiesreflectantes, ya sea con mediciones visuales o medianteimgenes fotogrficas digitales, midiendo directamenteel brillo con programas de tratamiento de imgenes.

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

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

El programa Solea-2es una herramienta adecuada parapredecir los niveles de iluminacin exterior existentes du-rante un da sobre ventanas situadas en fachadas concualquier orientacin, inclinacin, latitud y poca del ao,considerando la altura media de las obstrucciones visua-les y la reflectancia media del entorno.

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


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 desrtico 25-30 Mrmol, Ccero inoxidable 50-60Suelo agrcola seco 20-25 Pintura colores medios y grises 40-50Suelo agrcola cultivado 15-20 Hormign claro, Acero galvanizado 30-40Bosque frondoso 10-15 Ladrillo rojo, Hormign medio 20-30Suelo volcnico (picn) 5-10 Pinturas oscuras 10-20Agua profunda 5-10 Asfalto 5-15

ILUMINACIN EXTERIOR EN VENTANAS8


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I.2

diacin para cielos despejados con un coeficiente de Ho-ras sol = 0.9(horas de sol efectivas/tericas al da), ade-

cuado para predecir el nivel de iluminacin mximo. Parapredecir el nivel de iluminacin mnimo, 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 iluminacin tpico de lapoca considerada.

8.1. CIELODESPEJADO

Como ejemplo se muestra la ventana de edicin de datos

del programaSolea-2

para un da despejado (horas sol =0.9) con fecha 21 de enero en Las Palmas (latitud 28N),sin obstrucciones visuales (Horizonte = 0) y coeficientede reflexin tpica de un entorno urbano (Albedo=0.2).Los resultados numricos obtenidos son la intensidad solarmxima (W/m2) para ventanas verticales con diferentesorientaciones y claraboya horizontal, as como la hora deintensidad mxima. Esta intensidad se puede convertir enniveles de iluminacinmultiplicando su valor por 115lux/(W/m2).

El programa tambin puede mostrar una tablacon lasintensidades incidentes sobre las diferentes orientaciones

a cada hora del da, pero es ms interesante analizar elgrfico diario de intensidades, que muestra las curvassuperiores de la radiacin total de cada orientacin, y enel que la curva base corresponde a la componente deradiacin difusa, que tiene un valor prcticamente igualpara todas las fachadas verticales.

En este caso se puede predecir que una ventana verticalorientada al este (E) recibir a las 9:00 hora solar unaenerga deI = 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 el

resto, 53.500 lux,a la componente solar directa CSD.


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8.2. CIELOCUBIERTO

Ms interesante que el nivel de iluminacin en das des-pejados ser la prediccin para das cubiertos(horas sol= 0.1), equivalente al cielo de proyecto. Tambin serimportante estudiar la orientacin o inclinacin de un pla-no X cualquiera (fachada con orientacin 30 e inclina-cin 90), como en el siguiente ejemplo.

En este ltimo grfico se puede predecir que una ventanaen un plano X, vertical con orientacin +30, segn lascondiciones de proyecto consideradas para un da cubiertotpico de invierno, recibir una energa solar mxima de I= 204 W/m2a las 13:00 horas, equivalente a Ee =115 x204 = 23.460 lux. Entre las 9:00 y las 16:00 hora solar laintensidad superar los 100 W/m2equivalente 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 da, la curva Hmuestra losvalores mximos de I = 280 W/m2al medioda solar, equi-valente a Ehe =115 x 280 = 32.200 lux. Entre las 8:00 ylas 16:00 hora solar la intensidad superar los 100 W/m2

(11.500 lux), correspondiente al periodo entre las 9:00 ylas 17:00 hora oficial, y son tambin valores adecuadoscomo datos de cielo de proyectopara aplicarlos median-te el mtodo del Factor de Iluminacin Natural (FIN).

8.3. ENTORNOCONOBSTRUCCIONES

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



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I.2

En el siguiente ejemplo se ha introducido en el programaSolea-2 el dato de un Horizonte = 35, correspondiente

a una obstruccin visual media de 35 sobre el horizonteen torno a la ventana, equivalente a la 3 planta bajocubierta en una calle de 12 metros de ancho. En esteejemplo se han obtenido los siguientes resultados para elda 21 de enero con cielo cubierto.

En el caso de una ventana en un plano X, vertical conorientacin +30, la energa solar mxima recibida ser

deI = 161 W/m2a las 13:00 horas, equivalente al 78% dela iluminacin si no existen obstrucciones. Lo ms desfa-vorable ser que hasta las 10:00 hora solar la intensidadno superar los 70 W/m2equivalente a 8.000 lux, y que alas 14:00 horas habr un importante descenso de la lumi-nosidad por el ocultamiento del sol tras las obstruccionesvisuales.

En la carta solar cilndrica se aprecia el sector de cielovisible sobre el horizonte real de 35, que slo permitever el recorrido solar durante 4 horas, quedando ocultala bveda celeste ms enfrentada a la ventana y que ms

contribuye con la componente solar difusa (CSdf).

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


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El objetivo del proyecto de iluminacin natural es conse-guir un adecuado nivel de iluminacin 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 iluminacin decada punto del local dependen de parmetros externos,denominados como clima luminosoen el exterior del lo-cal; de las propiedades constructivas de las ventanas (trans-parencia) y de las superficies del local (reflexin), que se

definirn mediante eldiseo constructivo

; y, por ltimo,de la geometra de las ventanas y del local, que se defini-rn en el proyecto de iluminacin natural.

1. La materia prima para la iluminacin natural ser elflujo de luz procedente del exterior, que en gran partevendr definido por las propiedades del clima lumi-nosodel lugar en cada momento, pero que se vermodificado por la configuracin de entorno, dondeel proyectista puede tener cierta capacidad de decisin.Estas variables se estudiarn en el apartado dedicadoal proyecto de luminosidad del entorno, mediante elcontrol de las obstrucciones visuales y el coeficiente

de reflexin del terreno y los obstculos visibles.

2. Los medios utilizados para conducir la luz hacia elinterior del local sern los huecos de iluminacin, quellamaremos genricamente ventanasaunque tengandiferentes inclinaciones o configuraciones, y las pro-piedades reflectores de las superficies interiores. Tam-bin habr que considerar todos los mecanismos deproteccin solar y regulacin de la luminosidad u os-curecimiento, incluidos los dispositivos para reflejar odirigir el flujo luminoso, que se estudiarn en el apar-tado dedicado al diseo constructivo.

3. Los receptores de la luz sern las distintas superfi-cies del local, segn su posicin respecto a la ventanay a la geometra del local, aspectos que se vern en lossiguientes apartados del proyecto de iluminacinin-terior.

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

INTRODUCCIN

PROYECTO LUMINOSO

1

CRITERIOS DE ILUMINACIN NATURAL2


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I.3

pueden considerar una amplia variedad de tipologas depatios. Una opcin interesante es la apertura de huecos

en cubierta para permitir la iluminacin cenital.

Otro criterio importante es que desde los diferentes pun-tos de la habitacin se pueda ver un sector del cielo atravs de las ventanas, en funcin de la luz rectay de laaltura de los obstculos visuales. Para comprobar estacondicin ser necesario considerar que el nivel de ilumi-nacin resultante sobre cada superficie del local depen-der, adems de la del flujo de luz que llegue a la ventana,del tamao y posicinde la misma y de la distanciaoposicin relativa de la superficie respecto al hueco.

Existennormativas de habitabilidad

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

Los ayuntamientos tambin son competentes en la mejo-ra de las normas mnimas de habitabilidad, mediante or-denanzas municipales o normas urbansticas, como lasindicadas en el Plan de Ordenacin Urbana de Las Palmasde Gran Canaria:

3. CONDICIONES DE ILUMINACIN Toda pieza dispondr de hueco al exterior, de mane-

ra que tenga como mnimo una superficie de ilumi-nacin de 1/10 de la superficie tilde la pieza queilumine.

En baos, aseos, vestbulo, pasillo-distribuidor y des-pensa-trastero no ser de aplicacin la anterior condi-cin.

Todo hueco abierto al exterior o patio cumplir conuna luz recta mnima de 3 m.

Todo hueco dispuesto para cumplir las condicionesde iluminacin y ventilacin de una pieza, se situar auna distancia como mximo de 8 metros del puntoms distante de la pieza.

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

stas vienen condicionadas por su altura H, medidadesde el nivel del piso hasta la lnea de coronacin

superior de la fbrica. Las dimensiones mnimas se-rn mayores o igual a 3 m y mayor o igual a 1/6de H.

Las luces rectas en huecos a patio tendrn una dimen-sin mnima de 1.40 m.

En patios de hasta cuatro plantas se permite la cubri-cin por medio de lucernarios, siempre y cuando s-tos tengan una superficie de iluminacin en plantacomo mnimo de dos tercios de la superficie total delpatio, y se disponga a su vez de una superficie deventilacin de un tercio de la superficie total del patio.


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I.3 - Iluminacin. Proyecto luminoso

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

Hay que considerar que estas condiciones suponen unosmnimos absolutos, y que el proyectista deber valorar elnivel de bienestar luminoso que demanden los ocupan-tes, que no siempre estar garantizado por la simple apli-

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

Es mucho ms 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:

Tambin hay que considerar que el fondo mximo hasta

donde llega suficiente luz natural est limitado por el n-gulo de penetracin de la luz exterior entre el dintel de laventana y la altura de las obstrucciones visuales, general-mente muy inferior al lmite legal de 8 metros.

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

En cualquier caso, los patios de manzanatendrnunas dimensiones en cualquiera de sus plantas talesque se pueda inscribir una circunferencia que cumplalas dos condiciones siguientes: que el dimetro seaigual o superior a diecisis (16) metrosy que el di-metro supere a la mayor alturade los paramentosque encuadren el patio.

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


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I.3

al rea del local, ya que una relacin de 1/10 slo serasatisfactoria en locales de poca profundidad sin obstruc-

ciones visuales exteriores.

Como criterio alternativo se propone tomar en consi-deracin las buenas prcticas de la arquitectura tradicionaly aplicarlas segn las circunstancias de cada caso. La si-guiente regla, citada por Vitrubio Polin hace veinte siglos,merece su consideracin:

Para el proyecto de iluminacin natural ser de granutilidad conocer el nivel de iluminacin interior (Ei) enluxes, como proporcin del nivel de iluminacin exterior(Ee) que pueda existir en una cubierta horizontal con elcielo cubierto, denominado Factor de Iluminacin Natu-ral(FIN% = Ei/Ee x 100). La utilidad del FIN viene dada

por ser un valor constante que slo depende de la confi-guracin del entorno y del local y permite estimar en cadamomento el nivel de iluminacin de cada punto interior(Ei lux) como porcentaje de la iluminacin a cielo abierto.

Para valorar la cantidad de luz que puede llegar a unpunto del local ser preciso analizar los recorridos de losdiferentes flujos luminosos procedentes del exterior y elngulo de incidencia sobre la superficie considerada, de-nominada plano de trabajo. Como plano de trabajo sesuele considerar una superficie horizontal a 0.80 m delsuelopara actividades habituales sobre mesas o bancosde trabajo, aunque tambin puede considerarse comoplano de trabajo el suelo en locales de circulacin, o lasparedes cuando estn 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

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

Se remediar de este modo: por la parte en que se haya detomar luz trese una lnea 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 porcin de cielo, habr allluz suficiente y desembarazada; pero si lo impiden los tra-bes, las soleras, o los artesonados, se tomar por las lumbre-ras, o descubiertos en el tejado.

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

de Vitrubio.

INCIDENCIA DE LA LUZ NATURAL3


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puede proceder de diferentes sectores del hemisferio quela rodee. Ser fundamental considerar el sector de la ven-

tana visible desde la superficie, que es de donde proce-der la componente celeste (CSdf)de luz difusa del cielovisible y la componente reflejada exterior (CRO)de luzprocedente de los obstculos exteriores a la ventana. Elresto del hemisferio visible sern superficies interiores dellocal que aportarn la componente reflejada interior (CRI)de luz por reflexin mltiple de la luz que penetre por laventana.

El estudio de la iluminacin interior pretende garantizarun nivel mnimo durante el mximo tiempo posible, porlo cual conviene prescindir de la luz solar directapara el

diseo geomtrico del local, aunque ser imprescindiblecomprobar los casos en que pueda penetrar el sol direc-tamente en el local para el control y regulacin del solea-miento, aspecto que se estudiar en detalle en el captulode proteccin solar del Manual del Calor.

De forma similar al control de la radiacin solar directa, ocomponente solar directa, que hay que limitar por las

molestias que causa debido a su elevada intensidad y alriesgo de producir deslumbramiento, conviene disear so-luciones constructivas de elementos de regulacin lumi-nosapara filtrar el exceso de luminosidad exterior difusao reflejada. En determinados casos (dormitorios o aulas,por ejemplo), ser necesario incluso preverelementos deoscurecimiento.

La volumetra de los edificios suele estar regulada por laordenanza de edificabilidad de la parcela, segn sea edi-ficacin cerrada o abierta, y las normas de altura mxima,retranqueos a linderos y otras reglas que definen el volu-men mximo edificable. Tambin la relacin de anchura y


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

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

PROYECTO LUMINOSO DEL ENTORNO4

Influencia de la ocupacin de la parcela.


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I.3

altura de las calles y espacios pblicos suele estar impues-ta por las normas urbansticas de la zona, por lo que el

proyectista no tiene mucho margen para tomar decisio-nes de diseo del entorno.

4.1. SECCIONES

Afortunadamente, en algunas ocasiones el proyectistapuede decidir la distribucin de volmenes edificados yaplicar criterios de diseo luminoso del entorno visual delas fachadas de los edificios. En estos casos los criteriosbsicos son el control de la altura de coronacin (H) yseparacin (S) de las obstrucciones visuales para intentar

que el ngulo de elevacin 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 obstculos con relacin H/S = 2/3se puede reducir un 40% la luz recibida a 5 metros de lafachada, respecto a un local sin obstculos.

Los edificios tendrn una relacin H/S diferente en cadaplanta, ya que la altura H debe medirse desde el centrode la ventana hasta la coronacin del obstculo de en-

frente, o la altura media del horizonte real si la silueta delentorno es una lnea quebrada. Los requisitos de ilumina-cin de las plantas inferiores sern ms difciles de cum-plir segn aumente su profundidad respecto a la lneade coronacin, y es posible que sea necesario tomar me-didas que compensen la prdida de visin del cielo, incre-mentando el tamao de ventanas o disminuyendo el fondodel local.

Una medida muy eficaz para no limitar la visin del cielode los edificios enfrentados es el retranqueo de las plan-tas superioresmediante la formacin de ticos 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

4.3. REFLECTANCIADELENTORNO

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

La reflectancia del suelo exterior (Rt)contribuye con lacom-ponente reflejada del terreno (CRT) a la iluminacindel 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, adems de evitar la ganancia solar dedichos edificios, tambin puede enviar al fondo de loslocalesun importante flujo de iluminacin. En el caso detener una relacin S/H muy pequea, como ocurre conlos patios de luz profundos, conviene alcanzar la mximareflec-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-bin tiene una elevada influencia en el nivel y en la uni-formidad de la iluminacin interior, debido a las mltiplesreflexiones 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 local

depender del diseo espacial, ya que su geometra de-terminar la distribucin del flujo de luz que penetre porla ventana. El parmetro ms utilizado es el Factor deIluminacin Natural(FIN%) como relacin entre el nivelde iluminacin interior (Ei) en luxes y el nivel de ilumina-cin exterior (Ee) que pueda existir en una cubierta hori-zontal con el cielo cubierto, lo cual permite su estimacinen cada momento segn la relacin:

Ei = Ee x FIN /100 (%)

Las variables geomtricas fundamentales que determinanlos niveles relativos de iluminacin, o mapa de iluminancias,son el tamao del local y el tamao y altura de la venta-na, tal y como se describe a continuacin:

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

ILUMINACIN NATURAL DE LOCALES5


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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. CANTIDADDELUZ

Un primer criterio de diseo es garantizar que penetre lasuficiente cantidad de luz. El nivel medio de iluminacin(Em) del local depende del reade la ventana (W x H), yaque el flujo de luz que penetra en el local (lmenes) de-pende del nivel de iluminacin sobre el exterior de la ven-

tana (luxes) y de su superficie (W x H).La iluminacin media interior tambin depende del reatotal de las superficies del local, donde se distribuye todoel flujo de luz que penetra. En la prctica, se puede reali-zar una rpida estimacin del nivel medio de iluminacinmediante la proporcin rea de ventana / rea de suelo.Se puede afirmar que cuando se incrementa el tamaode la ventana tambin aumentar el nivel medio de ilumi-nacin de forma proporcional, siempre que la ventanasea relativamente pequea.

5.2. UNIFORMIDADDELALUZ

Es evidente que los lugares prximos a las ventanas ten-drn una mayor iluminacin natural que los ms aleja-dos. Ser otro criterio fundamental del diseo conseguiruna elevada uniformidad en la distribucin de la luznatural, tanto para garantizar que los puntos ms aleja-dos de la ventana tengan el suficiente nivel de ilumina-cin, como para evitar un excesivo contraste con las zo-nas mucho ms iluminadas prximas a las ventanas, loque obligara a los ocupantes a tener que adaptar conti-nuamente sus ojos a los diferentes brillos, que por otra

parte pueden llegar a causar deslumbramiento.

El factor crtico de la uniformidad es la distancia a la ven-tana y la altura de sta sobre el suelo o el plano de traba-

jo. Un valor de referencia sera que la distancia del fondode un local (F) no debera ser mayor del doble de la alturadel dintel (D), es decir: F < 2 D.

En general, en habitaciones iluminadas desde espaciosexteriores urbanos se debera limitar el fondo til entre1.5 y 2 veces la altura del dintel (F < 1.5 a 2 D), pudiendoalcanzar F < 2.5 D cuando no existan obstculos 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 til recomendable seran unos 3.7 m, ysera tolerable hasta los 5 m, pudiendo prolongarse hasta6.3 m como mximo cuando se disponga de una ampliavisin de cielo.



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I.3

En calles estrechaso fachadas interiores de parcela, comoes el caso de patios, conviene limitar a menos de 45 la

altura angular de los obstculos sobre la horizontal, demanera que su altura sea inferior a la separacin (H


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

Un mayor fondo edificable mejora el aprovechamientofuncional de la urbanizacin, 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 ms 6 m patio de parcela al fondo. Un

ancho de 14 m tambin permite un buen aprovechamientode plantas de aparcamiento, con calle central de 4 m,ms dos bandas de 5 m.

En climas muy agresivos (fro-continental o clido-desrti-co) puede interesar aumentar el fondo y reducir el factorde forma del edificio, como proporcin de piel expues-ta. En el caso de climas fro-continental se puede optarpor formas cbicas y gran separacin entre edificios.

En climas clido-desrticos se cuenta con un elevado nivelde iluminacin exterior, por lo que se agradecen niveles

relativamente bajos de iluminacin interior, siendo habi-tuales los patios de luces con bocas estrechas y basesamplias.

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

Existen numerosas alternativas de distribucin de venta-nas o claraboyas para la iluminacin natural de locales,en funcin de la posicin, altura y nmero de huecos.

DISTRIBUCIN DE HUECOS DE LUZ7

Esquema de plantas.


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I.3

Ventanas en fachada: suelen ser lasolucin convencionaly produce una elevada iluminacin bajo el hueco y una

rpida disminucin de luminosidad hacia el fondo del lo-cal. Se recomienda limitar el fondo til (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 iluminacin y el modelado de losobjetos, aumentando bastante la calidad de la ilumina-cin sin necesidad de aumentar la superficie de ventana.Sin embargo, el fondo til slo aumenta moderadamen-te: F < 2 a 2.5 D.

Fachadas opuestas:son un caso de mejora de la calidadde la iluminacin similar al anterior, slo que aqu el fon-

do se puede llegar a duplicar al sumarse en planta la pro-yeccin 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-

matizacin, que se puede compensar recortndolos 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 iluminacin a 5 m dela fachada.

Claraboyas en cubierta: son una solucin 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 iluminacin y el riesgo de sobrecalenta-miento. Existe un elevado rendimiento por superficieacris-talada, entre el 200% a ms del 400% de la misma

superficie de ventana vertical.

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

Una solucin muy interesante son las cubiertas con for-ma de diente de sierra, que pueden suprimir la radia-cin solar directa cuando se orientan al norte, aunque lapueden aprovechar indirectamen

Manual 1 Iluminacion

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