El uso de luz natural en el diseño sostenible

de la bóveda celeste sin presencia de obstrucciones y sin considerar la luz directa proveniente del Sol [32]. No obstante, el DF ofrece una visión limitada del comportamiento de la luz natural porque no considera la iluminancia directa del Sol y tampoco los cielos claros; además, permanece invariable en todas las orientaciones del edificio [33], [34]. Esta incapacidad de evaluar el comportamiento cambiante y anual de la luz natural ha sido una de las principales causas de diseños deficientes y ha enfatizado el abandono del estudio de las condiciones de iluminación natural en la arquitectura.

Tal situación ha ido cambiando durante las últimas décadas en las que se ha comenzado a implementar el estudio dinámico de la luz natural mediante métodos de cálculo e indicadores que permiten analizar los valores horarios y subhorarios de las iluminancias de luz natural global en cada sensor del espacio, para años completos y bajo condiciones reales de sol y cielo recogidas en los archivos climáticos normalizados. De esta manera, se han implementado las simulaciones dinámicas de iluminación natural (dynamic daylight simulation, dds), que permiten evaluar cuantitativamente las condiciones lumínicas en función de las condiciones climáticas locales [35]. Actualmente es posible realizar análisis cuantitativos anuales de las condiciones de iluminación natural en los edificios y se han validado diversas herramientas de simulación para realizar los cálculos lumínicos mediante el modelado de la luz natural con base climática (climate-based daylight modelling, cbdm) [36]. A este respecto, es importante dar a conocer estos nuevos métodos e indicadores de manera que puedan ser aplicados en la práctica del diseño de edificios e incorporados en las normativas y estándares mexicanos, que hoy siguen carentes de actualización.

El creciente interés por la conservación de la energía ha impulsado a realizar estudios sobre el rendimiento lumínico y energético de los

edificios respecto a su entorno. Numerosas investigaciones se han realizado en diversos países con la finalidad de proponer guías, estándares y normativas que conduzcan a diseñar edificios sostenibles. En este contexto, las certificadoras de edificios eficientes tienen como objetivo revisar si los proyectos cumplen con los mínimos estándares y criterios de eficiencia en las fases de diseño, construcción y ocupación.

Algunas ya han incluido apartados sobre la provisión de luz natural para la iluminación de interiores, pero éstos no son específicos según las características climáticas locales, sino que su aplicación se hace de manera generalizada. En otros casos, estas puntuaciones o niveles otorgados por las certificadoras sólo son posibles de lograr demostrando, a través de simulaciones computacionales, que se consiguen determinados niveles de luz natural durante todo el año. No obstante, en México existe una necesidad apremiante de actualización sobre el manejo de las herramientas de simulación y la interpretación de sus resultados.

El sistema leed (Leadership in Energy and Environmental Design), por ejemplo, es internacionalmente reconocido para certificar edificios verdes, los cuales son correctamente diseñados, siguiendo estrategias para mejorar su rendimiento general. En el ámbito de la iluminación natural, leed ha requerido en su última versión, el cálculo computacional de métricas dinámicas anuales, específicamente la autonomía de luz natural espacial (spatial daylight autonomy, sda). En resumen, para que un espacio sea considerado «adecuadamente iluminado con luz natural», según sda, niveles de iluminación apropiados (p. ej. 300 lux) tienen que alcanzarse en al menos el 55% o 75% en el área de trabajo, durante al menos el 55%, 75% o 90% del tiempo de ocupación, según sea el tipo/uso del edificio. Como segunda opción, el leed solicita demostrar, a través del modelado computacional, que los niveles de iluminancias son entre 300 lux y 3,000 lux, entre las 9:00 horas y las 15:00 horas, sobre el área de trabajo regularmente ocupado anualmente.

Por tanto, el uso de herramientas de simulación dinámica de la luz natural y la interpretación de los resultados son de gran relevancia para valorar el comportamiento y la suficiencia de la iluminación na-

tural en los proyectos arquitectónicos. Un paso clave en la simulación computacional es la disposición de archivos climáticos que sinteticen la información meteorológica de las localidades. Estos archivos contienen datos horarios sobre la turbidez atmosférica, grado de nubosidad, radiación solar exterior global y/o directa, altura del sol, temperatura, humedad relativa, duración del día, etcétera. Los programas de cálculo lumínico y energético traducen y convierten toda esta información de los datos de radiación solar en valores de iluminancias en el espacio interior, a través de modelos tridimensionales, algoritmos matemáticos y modelos de cielos.

Hasta hace una década, México sólo contaba con tres archivos climáticos estandarizados para unas pocas localidades del país: Acapulco, Ciudad de México y Veracruz. Hoy en día, el Departamento de Energía (doe) de Estados Unidos, a través de la plataforma EnergyPlus [37], ha conseguido elaborar los archivos climáticos para más de cien ciudades distribuidas en todo el territorio nacional. Por tanto, hoy es posible trabajar en el replanteamiento o elaboración de normas y estándares específicos para las diferentes regiones climáticas de México. Esto hará posible que la dependencia de nuestras normas a reglamentos internacionalizados ya no sea ineludible, y puntualizará la aplicación de estrategias específicas según el clima, la latitud y la trayectoria solar en diferentes localidades del país. Este libro se plantea como una iniciativa y primer acercamiento para el diseño bioclimático en México, a través de criterios y estrategias específicos para diseñar ventanas y fachadas acristaladas, para las regiones climáticas del país.

La ventana como fuente de luz

Actualmente se han desarrollado estrategias y sistemas innovativos, como estantes que redireccionan la luz para conseguir una mayor profundidad de penetración en los espacios, ductos que conducen la luz al interior, vidrios prismáticos, sistemas con hologramas, etcétera. Sin embargo, es necesario reconsiderar los elementos básicos que proveen luz natural en los edificios. Con esto se hace referencia a la ven-