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El aprovechamiento de la luz natural como revolución sustentable.
Mtro. Jesús Uriarte Camacho
Centro de Tecnología en Iluminación
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EL APROVECHAMIENTO DE
LA LUZ NATURAL COMO REVOLUCIÓN SUSTENTABLE
Para el diseño de un edificio sustentable, iluminar con luz natural, o mejor dicho, con luz de día, conlleva múltiples beneficios para el bienestar humano y el cuidado del ambiente.
Durante mucho tiempo, la iluminación artificial ha tenido un papel preponderante, desplazando a la luz de día en muchas actividades del ser humano. Hasta ahora, el diseño de iluminación artificial tiene como principal función habilitar nuestra percepción visual en cualquier entorno, de manera eficiente y óptima.
Sin embargo, entre otros retos, aún se requiere el diseño de iluminación adaptativo, la disminución del desperdicio energético y la fabricación sustentable de productos de iluminación. Además, estudios recientes han encontrado que la luz tiene una dimensión extra, porque estimula las funciones cognitivas del cerebro y rige nuestro reloj biológico, afectando el bienestar humano.
Esto nos lleva de nuevo al inicio, cuando para la humanidad la única fuente de luz era el sol.
La energía solar y el ser humano, como organismo vivo, han estado íntimamente ligados por medio del “diseño inteligente” de la biología humana, no solo por la visión sino también por otras funciones biológicas, especialmente aquellas relacionadas con los ciclos del día y la noche, referidas como “ritmos circadianos”.
38 %
Es el porcentaje que puede reducirse en los edificios se se usa la luz natural como principal fuente de iluminación.
Los ritmos biológicos o ritmos circadianos determinan cuándo nos despertamos, cuándo nos cansamos y cuándo nos quedamos dormidos; incluso, tienen efectos en la temperatura corporal. El control central de nuestro reloj interno está en el cerebro, y está fuertemente influido por el espectro de luz. Aunque el “ritmo circadiano” queda básicamente determinado por la estructura genética, nuestro reloj interno debe resincronizarse con la luz del sol diariamente.
Sin luz como regulador principal, nuestro reloj interno se desincroniza de inmediato, lo que produce trastornos del sueño, fatiga crónica y, en el peor de los casos, depresión.
El ritmo circadiano se regula por la secreción hormonal. En los seres humanos hay dos hormonas responsables de la señalización en el ritmo circadiano: la melatonina, que se libera por la noche, cuando oscurece (y favorece el sueño), y el cortisol, la contraparte de la melatonina y un indicador del nivel de actividad humana.
Los tonos de luz fría y cálida tienen un rol muy importante en la productividad de las personas y su calidad de vida. El centro cognitivo del cerebro y el centro de control de nuestro reloj interno responden a la luz azul, de manera que esta nos hace estar más alerta, más atentos, y nos ayuda a concentrarnos en nuestro trabajo durante el día. Sin embargo, un exceso en los niveles del espectro de azul por periodos prologados antes de dormir afecta nuestro descanso diario. El problema es que más de 90% del tiempo nos encontramos dentro de algún edificio, vivienda o espacio comercial, y en la mayoría de los casos sin acceso a la luz de día. Aquí es donde el diseño de iluminación adaptativa y el acceso a la luz de día para iluminar los espacios interiores debe incorporarse desde una perspectiva sustentable.
Beneficios de iluminar los espacios de interior con luz de día
El principal beneficio de diseñar edificios con aberturas para la luz natural, como ventanas y domos, es la conexión con el exterior, la cual brinda información sumamente útil, como la hora del día o las condiciones meteorológicas, críticas para nuestro bienestar psicológico.
También, aprovechar la luz de día puede tener beneficios energéticos importantes a través de la reducción del consumo eléctrico y las cargas asociadas de HVAC. La iluminación natural en edificios comerciales puede reducir el gasto de electricidad en iluminación hasta en 38%, según un estudio del Centro de Tecnología en Iluminación de California de la UC Davis (CLTC, por sus siglas en inglés), pero también presenta un desafío complejo. Para obtener estos beneficios energéticos se requiere un control que ajuste la iluminación eléctrica según la luz de día disponible.
Retos del aprovechamiento de la luz de día
El aprovechamiento de la luz natural enfrenta varias dificultades, principalmente relacionadas con el deslumbramiento y el calor no-deseado.
Según el CLTC, el diseño de la iluminación natural persigue varios objetivos, considerando el confort y el rendimiento energético, y evitando el deslumbramiento y la carga térmica que induce la radiación solar. Ambos objetivos pueden lograrse a través de un diseño arquitectónico con elementos de control pasivo, como la orientación, el tamaño de las aberturas y el uso de louvers.
Otros retos principales son las decisiones que toman los involucrados durante el ciclo de vida de los edificios: 1. Planificación de la ciudad: selección del sitio. 2. Diseño arquitectónico: concentración de edificios, dimensiones del espacio, ubicación de las ventanas, orientación del edificio, tamaño y sombreado exterior. 3. Diseño de interiores: geometría y reflectancia de las superficies interiores, incluyendo muebles y su distribución, sistemas de sombreado interior y tratamientos de las ventanas. 4. Diseño de iluminación eléctrica: distribución de las fuentes de luz y su control según la cantidad de luz de día disponible. 5. Construcción de edificios: aplicación de decisiones de diseño. 6. Puesta en servicio del edificio: verificación de las decisiones de diseño y ajuste de los sistemas de iluminación y control de la luz natural. 7. Funcionamiento del edificio: funcionamiento automático y manual de los sistemas de gestión de iluminación artificial y luz de día.
Cada área hereda las decisiones tomadas por el área anterior, y pueden afectar en gran medida las decisiones posteriores, y con ello el potencial del aprovechamiento de la luz de día.
El laboratorio de aprovechamiento de luz de día del Centro de Tecnología en Iluminación de la UAG
Este laboratorio cuenta con un espacio dedicado al estudio y la caracterización de la luz de día, donde podrá determinarse el potencial de ahorro energético bajo distintas condiciones. Tiene el objetivo establecer una base de conocimiento sólido para generar guías de buenas prácticas, nuevos códigos y estándares, innovación y generación de propiedad intelectual y docencia a través de la infraestructura de la mano de la industria de la iluminación. <
