El control de la luz natural, componentes, diseños y sistemas

Afortunadamente existe numerosa literatura sobre los efectos, las causas y las ventajas de los elementos de sombreado y de utilización de la luz natural en los edificios. Uno de los más exhaustivos es la Guía técnica para el aprovechamiento de la luz natural en la iluminación de edificios, una publicación producida por el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE ) y elaborado por el Grupo de Trabajo formado por el Comité Español de Iluminación (CEI) y el mismo IDAE, con la colaboración del Consejo Superior de los Colegios de Arquitectos de España (CSCAE). En él se habla de la luz natural, de tipos de materiales en el diseño de interiores, con datos sobre eficiencia energética y casos prácticos que ponen de relieve la importancia de la luz natural en la vida cotidiana de las personas. Para ello se detallan toda una serie de componentes que afectan al control solar tanto activos como pasivos que son relevantes para entender su importancia en el diseño de los edificios y como garantes de una mayor eficiencia energética.

Componentes de control de la luz natural

Hay varios modos de controlar la cantidad y distribución de la luz natural que entra en un espacio:

• En primer lugar, el tamaño y posición de las aberturas de las ventanas en la fachada determina la mayor parte del potencial para utilizar la luz natural.

• En segundo lugar, las características de transmisión del acristalamiento determinan el máximo flujo de luz natural.

• En tercer lugar, los sistemas de control, que abarcan desde los elementos estáticos simples (como los voladizos) hasta los dinámicos (persianas, cortinas o acristalamientos regulables) y las combinaciones de ambos. Las soluciones correctas comienzan con los sistemas estáticos y la posterior incorporación de los elementos dinámicos en aquellos lugares en que sean necesarios.

Toldos

Un toldo es un elemento de control de luz hecho de un material normalmente flexible opaco o difusor colocado en el exterior de un componente de captación para obstaculizar o difundir la radiación solar directa. Proporciona una iluminación de bajo contraste en la zona próxima al toldo y una sombra parcial o total para la ventana cuando así se requiere. Su modo de proteger de la luz solar permite evitar la penetración directa sin impedir la visión del exterior.

Cortinas

Es un elemento de control, hecho de un material flexible o rígido, colocado en el interior de una abertura para proteger contra la visión a su través y para proteger las zonas interiores próximas a la abertura, obstaculizando total o parcialmente o difundiendo la radiación solar. Puede enrollarse o retirarse lateralmente, dejando la ventana abierta a la radiación y a la visión cuando se desee. Puede ser opaco para oscurecer totalmente el interior.

Persianas

La persiana es un elemento exterior o interior que se dispone en las ventanas para controlar la penetración de la luz solar directa o incluso de la luz natural.

Voladizo

Es una parte del edificio que sobresale horizontalmente de la fachada por encima de un elemento de entrada de luz natural. Protege las zonas próximas a las aberturas del edificio, obstruyendo la radiación solar directa de ángulos elevados. Da como resultado un nivel de iluminación interior menor y proporciona apantallamiento solar.

Estantes de luz

Está generalmente colocado horizontalmente por encima del nivel de los ojos, en un elemento vertical de entrada de luz, dividiéndolo en una sección superior y otra inferior. Protege las zonas interiores próximas a las aberturas contra la radiación solar directa y dirige la luz que incide sobre la superficie superior al techo interior. Proporciona así sombra en verano y hace la distribución luminosa interior más uniforme.

Alféizar

Es un elemento colocado horizontalmente en la parte inferior de una abertura de una ventana. Puede reflejar y dirigir la luz natural que incide sobre él a fin de aumentar el nivel luminoso en el espacio interior. La inclinación puede ser elegida de acuerdo con el ángulo del sol. Puede producir deslumbramiento cuando está situado por debajo del nivel de los ojos.

Apantallamiento vertical

Es un elemento de control situado en el exterior de la fachada de un edificio y fijado verticalmente sobre uno o ambos costados de la abertura. Intercepta la radiación directa que incide sobre la ventana.

Celosía

Una celosía se define como un elemento exterior o interior compuesto por láminas situadas en la totalidad de una abertura vertical. Las láminas pueden ser fijas o móviles; cuando son móviles pueden ser ajustadas de acuerdo con el ángulo del sol y con los requisitos del apantallamiento. Las láminas pueden estar hechas de materiales de construcción, cuando se encuentran en el exterior, o de otros materiales cuando se encuentran en el interior.

Paralúmen

Los paralúmenes son una serie de lamas paralelas horizontales o verticales exteriores que pueden ser fijas o regulables. Así, cuando las lamas están cerradas forman un panel, actuando como una obstrucción solar que puede oscurecer totalmente el ambiente interior.

Resumiendo, hay elementos estáticos y dinámicos para el control de la luz natural y a su vez estos elementos pueden ser interiores y exteriores. La posición y diseño de los elementos fijos que forman parte de los sistemas de luz natural, tales como voladizos y estantes de luz, se basan en la trayectoria solar. Son parámetros importantes la orientación y los obstáculos de la fachada. Desde el punto de vista de la carga térmica los elementos de control de la luz natural, según sean exteriores o interiores, tendrán un comportamiento diferente.

Modos de controlar la penetración de luz natural con componentes diseñados para ello

A continuación se recogen mediante tres ejemplos las consecuencias de algunos de los sistemas de control de luz natural más comunes en los edificios hoy día. Este último caso, ventana con voladizo y persianas horizontales, proporciona buena protección contra la luz solar directa y con una adecuada posición de las lamas divide la luz natural en una componente ascendente y otra descendente, contribuyendo la primera a reflejarse en el techo e iluminar la sala a mayor distancia de la ventana.

En las oficinas las persianas pueden ser horizontales o verticales. Se prefieren los materiales ligeros y difusores, ya que los oscuros afectan negativamente a la relación de luminosidad de la fachada y los materiales reflectantes proyectarán puntos brillantes sobre las paredes y el techo. Las lamas que componen la persiana deberán ser estrechas, ya que cuanto más anchas son, mayores y más incómodos serán los contrastes de luz y sombra. Las persianas estilizadas, horizontales y de colores claros son las que ofrecen el mejor control sobre la luminosidad y la distribución de la luz.

La mayoría de los sistemas de control de la luz natural reducirán el nivel medio de iluminación natural en la sala, por lo que una combinación de demasiados sistemas puede dar lugar a una superficie de entrada de luz en la fachada mayor de lo aceptable desde el punto de vista térmico.

Como ya se ha enunciado, el aspecto más importante de la abertura es su tamaño y su emplazamiento. En los atractivos edificios transparentes actuales, muchos de los problemas de iluminación se deben a las excesivas dimensiones de las áreas acristaladas. Sin los sistemas de apantallamiento apropiados, se crearán amplias superficies brillantes y una iluminación por reflexión, de manera que los usuarios tenderán siempre a tener cerradas las persianas. Con ello el edificio transparente terminará siendo opaco. (Para evitar el exceso de luz en las superficies y la iluminación por reflexión, se recomienda limitar la luminancia en la mesa de trabajo y en la ventana a un máximo de 200 cd/m2 y 2000 cd/m2 respectivamente).

En cuanto a los ventanales, también ocasionan problemas térmicos que suelen ser resueltos con cristales o láminas termo reflectantes. Estas láminas crean a su vez otro problema visual que es la alteración leve del color de la luz solar, produciendo la sensación de que el mundo exterior es sombrío y monótono.

Deben evitarse los elementos de color oscuro en la fachada, por ejemplo en los cercos de ventanas o persianas. La razón es que los contrastes producen "ruido visual" que obliga a la vista a adaptarse continuamente, lo que resulta fatigoso y al mismo tiempo un motivo innecesario para cerrar las persianas.

En el peor de los casos (cielo totalmente cubierto), el diseño de las ventanas debe garantizar como aportación mínima la mitad de la luz diurna requerida.

Sistemas manuales de control de la luz natural

Estos sistemas permiten que el usuario controle manualmente la cantidad y calidad de la luz natural en las salas. Pueden variar desde cortinas tradicionales difusoras, persianas interiores o exteriores o incluso integradas en el acristalamiento de la ventana, hasta sofisticados sistemas de apantallamiento de la luz destinados a optimizar la cantidad y calidad de la incidencia de la luz natural.

Sistemas automáticos de control de la luz natural

Los sistemas automáticos pueden realizar las mismas acciones que los sistemas manuales, inclinando o girando láminas horizontales/verticales, bajando o subiendo cortinas, haciendo girar sistemas de seguimiento del sol, etc., y todo ello motivado por una causa externa, tal como la aportación de luz solar directa o la incidencia de luz solar en un ángulo inadecuado para la iluminación interior de la sala.

Los sistemas de control que responden a la luz natural consisten en detectores o sensores, que miden el flujo incidente, y un sistema de control que actúa de acuerdo con la señal del elemento detector. Un ejemplo de estos sistemas son los apantallamientos controlados en base a la incidencia de la luz solar directa, que usan un detector situado en el tejado que mide la radiación total sobre una superficie y controla la inclinación de las lamas. Según datos del sector, la ubicación de estos sensores es tan importante como la correcta situación de los elementos de sombreado.