acondicionamiento monografia

8/19/2019 Acondicionamiento monografia

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Uncp | facultad de arquitectura


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CALCULO DE LA ILUMINACIÓN NATURAL

INTRODUCCION

El tema iluminación presenta dos aspectos igualmente importantes:

• La cantidad de luz proveer en un local debe ser tal que las tareas que enél se realizan se cumplan con eficiencia y rapidez.

• La luz a proveer debe ser de una calidad tal que se cree un ambienteconfortable, que ayudara también a obtener un buen rendimiento: debenevitarse contrastes excesivos, encandilamientos, debe lograrse un buenmodelado y controlar las sombras arrojadas, considerar el color de laluz.

urante muc!os a"os el aspecto cuantitativo fue el #nico considerado. $urgióluego la arquitectura de las grandes superficies vidriadas% una consecuencia,

fue encontrar que se alcanzaban los valores de iluminación requeridos aun aunen los puntos mas comprometidos de un local, pero también se detectarongraves problemas de calidad, que llevaron a profundos estudios. $e llego a darm&s importancia a la calidad que a la cantidad. 'oy se considera que ambosaspectos son igualmente importantes, que tienen muc!o en com#n y debenconsiderarse a la vez.

(tro enfoque del tema iluminación vino a aportar nuevas soluciones: laseparación entre luz natural y luz artificial se fue !aciendo menos r)gida% la luzes una sola, aunque las fuentes sean diferentes. *roblemas graves de calidad

se solucionan en base a una iluminación artificial complementaria, que muc!asveces disminuye a la vez otros problemas +térmicos, ac#sticos causados porlas grandes ventanas.

El avance tecnológico llevo también a plantear soluciones extremas losedificios as) ventanas, r&pidamente rec!azados por sus usuarios. -ue dodemostrado que la función de la ventana no es solo iluminar: el !ombrenecesita la vinculación con el exterior, el saber que pasa/, el experimentar laestimulante sensación que provoca la continua variación de la luz natural. Este!ec!o es tan indiscutible que algunos pa)ses consagran en sus códigos elderec!o a la luz/.

0reemos que el arquitecto debe ir aun m&s all& de las consideraciones sobrecantidad y calidad, y recordar que la luz es un recurso invalorable que lanaturaleza !a puesto a su alcance para contribuir a la creación de la obraarquitectónica.

El objetivo de este trabajo es presentar un método de c&lculo de iluminaciónnatural desarrollado con la finalidad de dar una aproximación suficiente y r&pidaen su aplicación a *royectos de arquitectura.

GABRIELA DANITZA ROBLE ROMERO !


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LA LUZ NATURAL:

$on ondas electromagnéticas, que nos llegan de fuentes naturalesprincipalmente del sol. Estas ondas son similares en cuanto a sunaturaleza y velocidad +677.77 8m9seg., pero difieren en cuanto a sulongitud.La luz natural se !ace es visible por el ojo !umano en rango de longitudde onda entre 6,77 y ;,;77 4ngstrom +4ngstrom < =9=7>777,777m.m.. el ojo !umano es capaz de distinguirlas diferentes longitudes deonda del espectro luminoso y las percibe como el color de la luz,correspondiendo los colores violeta azul a las longitudes m&s cortas+entre =?@ y 6,A77 4ngstrom y los colores naranja rojo a las longitudes

m&s largas +.entre ;,A77 4ngstrom y =9=7 mm..

La iluminación natural constituye una alternativa valida para la iluminación deinteriores y su aporte es valioso no solo en relación a la cantidad sino tambiéna la calidad de la iluminación.

En relación a la iluminación artificial, la iluminación natural presenta lassiguientes ventajas:

• Es provista por una fuente de energ)a renovable. La iluminación naturales proporcionada por la energ)a radiante del sol en forma directa otravés de la bóveda celeste.

•

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4,000 A a 4,900 A ------------------- COLOR AZUL

4,900 A a 6,600 A ------------------ COLOR VERDE

5,600 A a 5,900 A ----------------- COLOR AMARILLO.

5,900 A a 6,300 A ------------------ COLOR NARANJA.


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• *uede implicar a!orro de energ)a. La iluminación natural bien dise"adapuede cumplir con los requerimientos de iluminancia de un local interiordonde se realicen tareas visuales de complejidad media entre un B7C7D en edificios de uso diurno, como por ejemple escuelas, oficinas,

industrias y edificios residenciales.• La luz solar directa introduce menos calor por lumen que la mayor)a de

las fuentes de iluminación eléctrica.

La luz directa del sol iluminando superficies perpendiculares a ella,alcanza valores entre B7.777 a =77.777 lux muy intensa en general paraser utilizada directamente pues puede ocasionar deslumbramientos yaumentos de temperatura. *or estas razones, generalmente se prefiereexcluir completamente la luz solar de los interiores, lo que constituye un

error, pues si bien practimente toda la energ)a proveniente de las fuentesde luz se convierte en calor, la proporción de calor introducida porl#menes de luz solar directa es menor que en la mayor)a de fuentes deiluminación eléctrica, como surge en la tabla =. *uede contribuirfavorablemente en la necesidad de calefacción en invierno si lasaberturas se dise"an de manera que las ganancias solares excedan alas pérdidas de calor por ejemplo, vidrios verticales en la fac!ada nortepara el !emisferio sur. En los meses de verano, las mismas aberturaspueden ser usadas para evitar el ingresa de la radiación directa, porejemplo estas mismas superficies vidriadas pueden ser sombreadas

para evitar el ingreso de radiación directa, iluminando el interior porreflexión y difusión de la luz del sol.

iene la particularidad de ser din&mica: esta continuamente cambiando alo largo del d)a u de los meses del a"o. En este sentido es importantedestacar que la visión !uma est& desarrollada de manera que evidenciacierta adaptación a las caracter)sticas de la luz natural y de sus cambios. 4dem&s, sus continuos cambios son favorables como efectoestimulante.

5ntegra otros elementos que favorecen la satisfacción de lasnecesidades biológicas y psicológicas de ritmos naturales. *or ejemplo,

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!aciendo visible el entorno asegura una conexión con el ambienteexterior, las radiaciones externas y las condiciones de cielo, efecto queen general es muy bien recibido por el usuario de la iluminación.La adecuada provisión de luz natural a una vivienda o local puede

incrementar el valor comercial de ellos.

5*($ E 05EL($:

$i bien la fuente primaria de luz natural es el sol, desde el punto de vista de la

iluminación diurnal de edificios, la fuente de luz considerada para el c&lculo es

la bóveda celeste, exclutendo siempre la luz solar directa sobre los planos de

trabajo por su granb capaciudad luminica, que genera constraste excesivos y

causa deslumbramienrtp. Es muy importante evitar desde el dise"o mismo, elingreso de luz directa del sol, mediante la diffusion y reflexion de los rayo

solares !acia los interiors, pues de lo contrario los ocupantes de los eficios

tienen a eliminar totalmente el ingreso de luz natural y a reemplazarla por

iluminacion artificial, cambiando las condiciones ambientales interiors y

perdiendo la oportunidad de a!orrar energia electrica durante las !oras del

sol.

$egun las caracteristicas locales de la boveda celeste y las estrategias de

dise"o, se emplea la siguiente clasificacion:

05EL( 0FG5E3(:

efinido para climas frios +cielo cubierto en un 7D por nubes con sol no

visible. (tras clasificaciones incluyen en este tipo de cielo cuando la

proporcion de nubes va desde un ;7 a =77D. La ecuacion para la distribucion

de luminancias para cielo cubierto es:

onde, lz es la iluminancia en el cenit,

H es el angulo de altitude del punto

considerado. Fn cielo cubierto es de

?.@ a 6 veces mas luminoso en el cenit

uqe en el !orizonte, lo que !ace que sea favorable la iluminacion cenital

+ventanas altas o de tec!o, aprovec!ando asi la parte mas luminosa de la

boveda celeste, sin los riesgos de excesivos contrastes debidos a la luz solar

directa.

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05EL( *43054LIE2E E$*EJ4(

con presencia estacional del sol alternada por periodos de nubosidad variable

+climas templano !umerdo y calido !umedo, la iluminacion en una superficie

!orizontanl exterior no obstruida bajo este tipo de cielos, puede variar entre

=77.77 lux +sin nubes y =7.777 lux +con nubes interceptando el sol. este tipo

de cielo es el mas dificil de predecir por la enorme variabilidad que se puede

presentar y por lo tanto no se dispone de un modelo especifico simple.

ILUMINACION NATURAL DE LOS INTERIORES

El dise"o debe procurer optimizer la orientacion de las plantas de los edificios

para permitir, dentro de las posibilidades de los terrenos, el acceso de la luz

natural a la mayoria de los locales.

• Iaximizar la transmisión de luz por unidad de &rea vidriada +marco y

!ojas de ventanas esbeltas

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• 0ontrolar la penetración de luz solar directa sobre el plano de trabajo

• 0ontrolar el contraste de claridad dentro del campo visual de los

ocupantes, especialmente entre las ventanas y las superficies

colindantes del local.• Iinimizar el efecto de reducción de ingreso de radiación debido al

&ngulo de incidencia de la luzCefecto reducción por coseno. Esto

significa que aventanamientos ubicados en la parte alta de los muros

producen m&s iluminancia que una ventana mas baja de la misma

&rea.

• Iinimizar el deslumbramiento de velo sobre los planos de trabajo,

resultante de la visión directa de la fuente de luz en las ventanas

superior.• Iinimizar las ganancias de calor diurno el periodo de verano.

• Iaximizar las ganancias térmicas diurnas en invierno para permitir la

calefacción natural los espacios.

• *roveer sombra sobre las &reas vidriadas para evitar

sobrecalentamientos estaciones o deslumbramientos seg#n la

orientación de la fac!ada donde esta ubicada la ventana.

FUENTES DE LUZ NATURAL

4s) como las l&mparas de distinto tipo constituyen las fuentes de luz en

la iluminación eléctrica, el sol y el cielo son las fuentes de las que se

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dispone para la iluminación natural. La luz natural llega al interior de unlocal directa o indirecta, dispersada o reflejada por las superficies delambientes natural o artificial.

$e llama luz solar directa a la porción de luz natural que incide en unligar espec)fico proveniente directamente desde el sol.La luz solar directa se caracteriza por:• $u continuo cambio de dirección.• $u probabilidad de ocurrencia.• La iluminancia que produce en una superficie !orizontal no

obstruida.• $u temperatura de color.

La luz solar indirecta es la que llega a un espacio determinado por lareflexión general en muros, pisos o cielorrasos. En los climas soleados,la luz natural indirecta constituye un verdadero aporte a los sistemas deiluminación natural, mediante uso de superficies reflectoras que dirigenla luz solar directa, por ejemplo al cielorraso aumentando la cantidad deluz natural disponible y mejorando su distribución.

La luz natural difusa es aquella que tiene aproximadamente la mismaintensidad en diferentes direcciones +La luz proveniente de la bóvedaceleste sin considerar el sol.

MÉTODO DE CÁLCULO UTILIZANDO EL FACTOR d (Fd)

Kactor de luz de d)a Kd.

La fuente de luz que se considera en iluminación natural es la bóvedaceleste. El sol es, por supuesto, el origen de la luz natural% pero es sólola parte de ésta que es difundida por la atmósfera la que se toma comofuente primaria de iluminación natural.

4l existir diversos caracter)sticas de variabilidad y de consideracionesde confort, la 0.5.E. !a definido el llamado Kactor de luz de d)a/ +Kd

que permite !allar la iluminación en un punto de referencia en funciónde la iluminación exterior que se tiene en el mismo momento. Estarelación Kd es constante para cada punto: la variable es la iluminacióninterior var)a continuamente. El factor de luz de d)a se expresageneralmente en porcentaje.

100×= Ee

Ep Fdp

onde: Kd < factor de luz d)a en el punto *

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Ep < 5luminación interior en el punto * +en lxEe< 5luminación exterior producida por toda la bóveda celeste enun punto de un plano !orizontal libre de obstrucciones +en lx

$i el punto * pertenece a un plano !orizontal y no tiene obstrucciones,Kdp < =77D, ya que es iluminado por el total de la bóveda celesta.$i el punto * pertenece a un plano vertical y no tiene obstrucciones. Kdp< @7 D, al ser iluminado por la mitad de la bóveda celeste.

alores de iluminación exterior EeLa gr&fica ?.? da valores de iluminación exterior Ee en función de fec!asy !oras, para Iontevideo y para un cielo claro.Est& realizada seg#n datos estad)sticas y se prefirió no dar valoresmedios, sino cu&l es la probabilidad de que los valores dados seansuperados, lo cual constituye una base m&s rigurosa para los c&lculos.

La probabilidad de que Ee sea mayor que la expresada en la gr&fica es:- *ara diciembre, enero y febrero :=.BD- *ara junio, julio y agosto : ;6.7D- *romedio anual : A6.;D

alores de iluminación exterior Ee

Existen diversas tablas que dan valores de iluminación recomendadospara realizar una tarea con buen rendimiento: es com#n encontrar

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diferencias apreciables entre ellas que se explican por los diferentescriterios seguidos para formularlas.

Los puntos de partidos pueden ser diferentes, por ejemplo:

- eterminar la iluminación adecuada para evitar el esfuerzo visual.- eterminar la iluminación adecuada para lograr el mayor

rendimiento.- eterminar la iluminación adecuada para crear un ambiente

lum)nico agradable.

En todos estos aspectos influyen las diferencias entre los sujetos conque se experimento.

En la siguiente tabla se dan valores recomendados para diferentes tiposde tarea.

0&lculo del factor de luz de d)a Kd

El método que se expone en esta publicación divide el c&lculo de Kd entres etapas, que consideran cómo llega la luz al punto de referencia:

- $i llega directamente desde el cielo visto.- $i llega luego de !aberse reflejado e interreflejado en superficies

interiores.

En el caso de los locales con iluminación natural es interesante estimar el Kactor de Luz )a +KL , como la relación entre el nivel deiluminación de cada punto interior del local +Ei con el nivel deiluminación difusa !orizontal al exterior del espacio +Ee: KL < Ei9Ee x

=77 +D. ic!o valor es una constante caracter)stica de los !uecos,geometr)a y reflectancia de las superficies del local.

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0on car&cter general se recomienda alcanzar valores de KL del ordendel 6D para usos generales, con lo que dispondr)amos entre 677 luxcon cielo cubierto y 6 777 lux con cielo despejado. *ara usossecundarios no conviene descender el KL m&s del =D, mientras que

tampoco suele ser conveniente superar el D por exceso deiluminación y por las grandes ganancias o pérdidas de calor debido auna excesiva superficie de los !uecos. 4s) tenemos que por ejemplo sepuede tener como referencia los siguientes valores m)nimos de los K0Lpara cada atipo de edificación y por cada tipo de actividad.

-

TIPO DE EDIFICACIÓN FLD(Mínimo)

VIVIENDA HOSPEDAE:$ala de estar.ormitorio.

0ocina.

= D7.@ D

?DOFICINASEn general(ficina dibujo +ambiente(ficina de dibujo +tableroIecanografiado, computación

= a ?D?DADMD

HOSPITALES$ala de !ospitalización,consultorios$alas de cirug)a.Laboratorios, farmacia

=D?D6 a BD

COLE!IOS: 4ulas ?DARTE: Estudios1aler)as

MDBD.

K40(354$ @D51LE$54$ = 4 ?DGancos, recreación pasiva ?Dest)bulos, escaleras =DPOR ACTIVIDADES FLD

(MINIMO)(3524354$% lectura, arc!ivo,

trabajo de oficina

=.@ a ?.@ D

5K50FL4 I(E344:lectura prolongada,mecanografiado, trabajo con!erramientas

?.@ a MD

5K50FL4 *3(L(2144:ibujo, calificación. rabajomec&nico fino, inspeccióndetallada.

M a AD

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CONCLUSION

La iluminacion natural constituye un recurso sustentable para la iluminacion de

edificios una alternativa preferida por los usuarios.*ara el aprovec!amiento de la luz natural en eficiios y sus partesconstituyentes, es necesario comprender los principios de iluminacion natural,para integrarlos adecuadamente desde el inicio del proceso de dise"o. Estacomprension comienza con el conocimiento adecuado del sol uNy susradiaciones luminosas para la obtencion de clasificaciones caracteristicas paralas distintas regiones, pues los trabajos de normas y recomendanNciones sobreaprovec!amiento de la luz natural derivan del conocimiento que tienen lospaises que poseen datos y modelos verificados.

En cuanto al desarrollo preliminar del dise"o de un edifio, el crtiterio visualinterior y los requerimientos basicos de iluminacion deben ser definidos a priori,

teniendo en cuenta disponibilidad de la luz natural regional como unrequerimiento para relaizar los calculos de valores absolutos y relativos de luznatural. Es fundamental el conocimiento, tanto de la cantidad como de laduracion y caracteristicas de la luz natural en el !emisferio sur, particularmenteen nuestro pais en donde una gran cantidad de territorio se encuentra encondiciones de cielo claro.

El aprovec!amiento de la luz solar ofrece una real oportunidad para el a!orrode energia electrica, con los consigueintes beneficios ambientales que ellootorgaria, en espacios creados para el bienestar, en el marco de un desarrollo yutilizacion responsables de los recursos naturales que aun !oy disponemos.

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"I"LIO!RAFIA

*4525, 4. J. I50'ELL =M EE3I52405(2 O 5$35GF05(2 ELFI5242054$ E 05EL($ *434 5$EP( 0(2 5LFI52405(2 24F34L/

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