La luz natural y su aprovechamiento en las edificaciones

Para contrarrestar tal crecimiento global en el consumo de energía, se hace necesario el desarrollo y la implementación de regulaciones que permitan potenciar el ahorro energético, incrementar el uso de recursos renovables y minimizar los impactos ambientales originados por la producción de la energía [12-16]. En este sentido, la arquitectura actual muestra una tendencia hacia el aprovechamiento de las energías renovables y hacia la creación de sistemas y equipos que permitan conseguir edificios energéticamente eficientes [17-19]. Dos áreas con gran potencial de ahorro energético en los edificios son la iluminación y la refrigeración; esto es posible a un bajo coste no sólo mediante la actualización de los sistemas de iluminación artificial, sino también mediante el aprovechamiento de otros recursos, como la iluminación natural [20, 21].

La radiación solar es una de las fuentes de energía más importantes del planeta, prácticamente inagotable y de gran disponibilidad. Esta luz natural que proviene del Sol puede ser aprovechada para mantener pasivamente un buen ambiente visual en los espacios [5]. Ésta tuvo un importante rol en la arquitectura vernácula como principal fuente de iluminación con esquemas de diseño orientados a admitir su máxima penetración, lo que permitía crear atmósferas ricas y proveer a las personas de luz funcional para el desarrollo de sus actividades. Dicha situación fue cambiando en el tiempo y con la aparición de las nuevas tecnologías que rezagaron el uso de la luz natural. Sin embargo, y tal como se ha mencionado previamente, el elevado consumo de energía eléctrica registrado durante las últimas décadas ha vuelto las miradas hacia el aprovechamiento de este recurso.

La luz natural ofrece grandes ventajas frente a la iluminación artificial al implicar ahorro de energía en las instalaciones eléctricas de iluminación y en los sistemas activos de acondicionamiento térmico

Figura I.4. Beneficios de la iluminación natural.

Consultar la versión a color en anexo 4.

[22]. Además, es un recurso renovable y disponible en gran cantidad de horas durante el día, pudiendo alcanzar niveles de iluminancia homogénea interior de alrededor de 1,000 lux [23]. Por tanto, tiene un gran potencial de eficiencia si se le aprovecha correctamente, sobre todo en aquellas latitudes que reciben grandes cantidades de radiación solar durante todo el año. Sin embargo, en la utilización de la luz natural hay que considerar, también, que la radiación solar es una de las principales fuentes de sobrecalentamiento y deslumbramiento, especialmente durante los meses de verano y en los climas cálidos donde es crucial obtener un equilibrio entre la admisión de la luz natural y las ganancias solares transmitidas al interior [24]. Por ello, resulta de suma importancia el modular y diseñar adecuadamente la iluminación natural en el interior de los espacios.

El aporte de la luz natural es valioso, no sólo en relación a la cantidad, sino también a la calidad de la iluminación en los edificios (figura I.4). La luz solar es dinámica en color e intensidad a través de las horas, días y estaciones, particularidad apreciada favorablemente por los usuarios [23]. Se ha mostrado que la visión humana está adaptada a esta característica cambiante, por lo que es estimulante al sistema visual [25]. Este constante dinamismo también resulta preferido por las

personas, pudiendo intervenir en su estado de ánimo y producir sensaciones positivas y de bienestar, reducir el estrés e inclusive disminuir demandas en los servicios de salud [26]. Asimismo, la luz natural posee una excelente reproducción de color que se asocia con mejoras en el rendimiento visual y, a la vez, con aumentos de productividad, satisfacción laboral y reducción de ausentismo [25]. A menudo está acompañada por vistas al exterior que permiten que el usuario mantenga una conexión con su entorno y que se favorezca el ritmo circadiano [27]. Una adecuada provisión de luz natural también puede tener efectos positivos en el valor comercial de los espacios [25].

La cantidad de luz natural disponible en los espacios es altamente dependiente de las condiciones del entorno y del diseño del edificio, particularmente del diseño de la envolvente que es la interfaz edificio-medio urbano [28]. Ésta permite el control y/o admisión de los agentes climáticos (tales como el calor, luz, aire, ruido, etcétera) y el contacto visual con el exterior [29]. Un adecuado diseño de la envolvente puede significar alrededor del 80% de la solución ambiental, creando edificios eficientes que interactúan con su ambiente exterior [30]. Entonces, la forma y el aspecto del edificio; el tamaño, orientación y las características de los huecos o áreas acristaladas, y las propiedades ópticas de las superficies del espacio determinarán la cantidad y la cualidad de la iluminación natural interior [31]. Por tanto, es importante que en las etapas iniciales del diseño de edificios se habiliten métodos y herramientas para la evaluación de la iluminación natural. Es en estas etapas conceptuales del proyecto arquitectónico cuando los diseñadores toman las decisiones para el aprovechamiento de la luz natural en el interior y cuando pueden escoger entre una gran cantidad de alternativas para mejorar el rendimiento final del edificio.

La caracterización lumínica de un espacio, en función de la disponibilidad de la luz natural exterior, se ha realizado mediante diferentes indicadores. Entre éstos, el más tradicional y utilizado en las normativas estandarizadas es el factor de iluminación natural (daylight factor, DF) que se define como la relación entre el nivel de iluminación en un punto interior y el nivel de iluminación simultánea de un punto en un plano horizontal exterior, debido a la luz que recibe