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ILUMINACIÓN NATURAL

La luz, confort, métrica y diseño

Boris Véliz Gómez. Arquitectura Véliz


La luz es parte de la energía

radiante, produce un estímulo

especial en el ojo y permite la

visibilidad de los objetos.

Naturaleza de la luz, percepción humana.

Una pequeña parte de la radiación entre 380 y 780

nanómetros, conforma el espectro visible por el hombre.

Según las diferentes longitudes de onda apreciamos la luz

como colores distintos (380-435nm, violeta),(780nm roja).

Nuestro sentido de la vista no reacciona de una forma

lineal a todos los estímulos. Esto tiene un significado

importante a la hora de diseñar una iluminación sana.

La Luz


Efecto visual y biológico

Efecto visual de la luz

La curva Vλ, aplicable al tipo de células llamadas conos

es la base de todas las unidades de iluminación, como el

lumen, el lux y la candela. Se denomina sistema fotópico.

Gracias a la curva Vλ puede verse que el ojo no es muy

sensible a la luz en el azul y en el rojo extremos y que

tiene una sensibilidad máxima hacia la luz verde-

amarilla

Efecto biológico de la luz

Conexión nerviosa con un lugar en cerebro llamado

núcleo supraquiasmático, que es el reloj biológico del

cerebro.

Al comparar las dos curvas resulta evidente de inmediato

que la sensibilidad biológica hacia diferentes longitudes de

onda de la luz es muy distinta de la sensibilidad visual.

Mientras que la sensibilidad visual máxima se encuentra

en la región de longitudes de onda del amarillo-verde, la

sensibilidad biológica máxima se encuentra en la

región azul del espectro.

La Luz

Efecto visual de la luz,

----Visión escotópica (formas)

___Visón fotópica (colores)

Efecto biológico de la luz,

__Sensibilidad visual

__Acción biológica


Van Bommel, W.J.M y Van den Beld, G.J, “La

iluminación y el trabajo. Efectos visuales y

biológicos” 2004, Holanda.

Efecto biológico del color

La luz fría tiene un efecto biológico superior a la luz rojiza,

La azul tiene un efecto activador mientras que el cielo rojo

tiene un efecto relajante.

Confort


El bienestar visual depende de:

El deslumbramiento:

Confort visual

Sensación de bienestar que recibe el hombre cuando

observa objetos o realiza tareas visuales sin molestias ni

fatiga gracias a la adecuada combinación de calidad y

cantidad de iluminación.

_Nivel de iluminación adecuado.(Iluminancia media Eav)

_Distribución espacial (Uniformidad Emin/Eav, y limitación

del deslumbramiento: UGR).

_Reproducción cromática correcta. (Ra)

_Directo provenientes de fuentes de iluminación.

_Por reflexión, proveniente de superficies de alta

reflectancia que aparece en el campo del observador.

Confort


Norma europea de iluminación

interior por actividades

UNE EN 12464-1

Em (Iluminancia media y

uniformidad)

UGR (Índice de deslumbramiento

unificado)

Ra (Índice de rendimiento de

colores)

Exigencias de calidad

Confort


Concepto y magnitudes fundamentales

El brillo de la luz puede significar diferentes cosas:

_Intensidad de flujo radiante que se propaga a través de

un ángulo solido. (Intensidad luminosa) candela (cd)

_Cantidad de luz procedente de una fuente

(flujo luminoso) lúmenes (lm)

_Cantidad de luz que influye sobre una superficie,

(Iluminancia) se mide en lm/m2, o lux (lx)

_Cantidad de luz reflejada por una superficie

(luminancia) cd/m2

Métrica


Intensidad luminosa (IL)

Producción

Flujo luminoso (ΦL)

Transmisión

Iluminancia (EL)

Incidente

La luminancia (L)

Reflejada

Concepto y magnitudes fundamentales

Intensidad radiante y mide el flujo luminoso emitida por

una fuente en particular, que se propaga a través de un

ángulo sólido (cd).

La cantidad de luz que viaja en una dirección

determinada Sus unidades son el lumen (lm).

Corresponde a la irradiancia, es decir, es el flujo luminoso

emitido o recibido por unidad de superficie y se

expresa en (lm/m2). Los niveles de iluminación reglados

para las distintas actividades y el brillo de la luz del sol

medidos en un plano horizontal sin obstrucciones se

expresa en esta magnitud.

Es la intensidad luminosa recibida por unidad de

superficie, medida en (cd/m2). Importante ya que los

objetos se perciben gracias a que existe contraste de

luminancias entre ellos. El exceso de contraste o una

luminancia excesiva provoca deslumbramiento.

Métrica


Iluminancia del cielo

Modelos estandarizados

Cielo claro, Cielo uniforme y

claro uniforme cubierto

Iluminancia del cielo

_Debido a la dispersión atmosférica y la reflexión de las

nubes la bóveda celeste emite una luz difusa, que varia

notablemente en dependencia de las condiciones

ambientales. Lo que provoca que la distribución de la

luz cambie incluso a cada minuto.

_La comisión internacional de Iluminación (CIE), ha

desarrollado modelos matemáticos de distribuciones de

luminosidad ideal para diferentes condiciones del cielo.

_Para calcular el factor de día se recomienda utilizar el

peor escenario de cielo cubierto.

_La iluminancia varia notablemente con la latitud, si

disponemos datos precisos podemos introducirlos, sino es

recomendable trabar con la recomendación del software

para la latitud.

Métrica


Dayligth factor

Factor de día

_Es la relación porcentual entre el nivel de iluminación

natural en un punto en el interior de un local, y el nivel de

iluminación natural exterior, sobre un plano horizontal sin

obstrucciones, e iluminado por la luz difusa proveniente de

toda la bóveda celeste.

_Un factor de luz natural del 5% sobre una superficie

interna significa que recibe 1/20 de la máxima luz natural

disponible.

_Como referencia menos del 2% es considerada poca y

por encima del 5% revisar ganancia térmica.

Algunos valores de Iluminancia de referencia:

_Soleado, verano (70000-100000 lux)

_Nublado, verano (20000 lux)

_Nublado invierno (3000 lux)

_Necesario para leer (100 lux)

_Trabajo de oficina (300-800lux)

Métrica

Imagen, AutodeskEcoworkshop


El método manual más usado

para calcular el factor de día:

SC- Sky Component

Iluminación directa proveniente de

la bóveda celeste.

ERC-Ext. reflected component.

Luz reflejada por el entrono

exterior.

IRC-Internal reflected component

Luz reflejada por el entorno

interior.

F= SC+ ERC + IRC

Factor de día, método de flujo dividido.

Ecotect usa este método de base geométrico para

calcular la iluminación.

Métrica

Imagen, Ecotect, wiki


El método de base geométrico

para calcular la iluminación,

aunque esta reconocido

internacionalmente tiene ciertas

limitaciones:

_El ray-tracing no considera

múltiples reflexiones, por lo tanto

subestima las reflexiones de la luz

indirecta de múltiples superficies.

_Ecotect nos permite, exportar

RADIANCE, software libre de Lawrence Berkeley Laboratories, que

utiliza una técnica de ray-trace para

resolver iterativamente el intercambio

del luz radiante entre la superficies

Limitaciones de Ecotect

Ecotect

Radiance

Métrica

split-flux.swf



Useful Daylight Illuminances

(UDI) Porcentaje de horas de

trabajo que se pueden cubrir las

necesidades con luz natural

_Comparativa entre la iluminancia

por el factor de día y los requisitos

de la actividad en el tiempo.

Cuantifica además los niveles de

luz demasiado altos o bajos sobre

las siguientes consideraciones:

_Insuficiente menos de 100lux

_Útil entre 100 y 2000 lux

_Molestia mas de 2000 lux

Autonomía por luz natural.

Métrica



_Las áreas de alto iluminación

junto a zonas de poca luz genera

deslumbramiento y molestias.

_Una bombilla desnuda en su

escritorio puede proporcionar luz

suficiente pero genera un brillo

directo muy molesto.

_Controlar el deslumbramiento de

la luz natural es especialmente

importante por su alta intensidad.

Deslumbramiento

Métrica



En el análisis de la iluminación natural, el

brillo se evalúa a menudo mediante las

vistas de ojo de pez a la altura de la

cabeza de un trabajador.

Algunas reglas útiles de

contraste de lIuminancias

Deslumbramiento, niveles y medición

_Es muy difícil de medir, ya que la cantidad de luz que se

percibe es subjetiva y depende de varios factores

(incluyendo edad de la persona)

La métrica se basa en la iluminancia en el campo de

visión de una persona, medida desde un punto de vista

específico (cd/m2). Es la cantidad de luz que refleja una

superficie en el ojo de un espectador.

_Entre objeto de trabajo y su fondo 3:1

_Entre objeto de trabajo y la superficie 5:1

_Evitar contrastes en zonas de trabajo superiores a 10:1

_Evitar valor absoluto de iluminancia mayor que 2000lux.

_Contraste 20:1, significa que los ocupantes ven siluetas.

_Contraste 50:1, causa molestias, debe ser evitado.

Métrica


Luz ambiente y luz de trabajo, Uniformidad

Una buena distribución de la luz requiere un equilibrio

entre la luz de trabajo y la luz ambiental.

_Una persona para dibujar puede necesitar 1000 lux

_Para papeleo ordinario solo necesita 500lux

_El resto de la estancia solo necesita 150 lux

La luz ambiental requiere mucho menos brillo que la luz

de escritorio. Un estrategia de eficiencia energética

consiste en separar las fuentes de iluminación ambiental

de las fuentes de iluminación de trabajo.

Uniformidad UNE EN12464-1 (relación luz trabajo-ambiente)

Métrica



Temperatura del color

_La luz debe tener un color adecuado para garantizar el

confort visual. La temperatura del color se mide en

grados Kelvin.

_La norma establece apariencias de color a luminarias.

_Incluso para ciertas temperaturas del color,

determinadas partes del espectro pueden permanecer

ausentes.

_La integridad del espectro de luz se mide por el

índice de rendimiento del color. Ra

_Se debe garantizar que a los colores de seguridad

rojo, amarillo, azul, blanco y negro sean visibles.

Norma ISO 3864.

Métrica


_Huecos alargados = Iluminación

homogénea

_Hueco a media altura buena

iluminación en una masa cercana.

_Hueco en la parte alta iluminará

mejor una mesa situada en el lado

opuesto de la habitación.

_Hueco alto pero estrecho,

proporciona una distribución más

uniforme en profundidad que a lo

ancho.

_Hueco ancho que ocupe el frente

y altura reducida, distribuirá mejor

en anchura que en profundidad.

Estrategias, proporción y forma del hueco

Diseño

Neyla, Javier, Arquitectura bioclimática


_La luz de día útil se conseguirá

en las 2,5 veces la altura de la

parte alta de la ventana de

acceso. En este caso entre 5 y

7m de profundidad.

_La introducción de ventana a

ambos lados de la estancia

favorece una distribución más

homogénea de la iluminación.

_En condiciones de cielo

cubierto la luz cerca del

horizonte es alrededor de 1/3 de

la luz del cenit, por lo tanto la

ventanas horizontales delgadas

no proporcionan tanta iluminación

como ventanas verticales más

altas.

Iluminación Lateral

Diseño



_El uso de estantes de luz nos

permite dirigir parte de la luz hacia

arriba, y los reflejos del techo la

difundirán más en profundidad en

el espacio.

_Con estantes de luz horizontales

y profundos, la direccionalidad

general de luz que entra en el

espacio será más horizontal,

haciendo sombras largas y

disminuyendo el contraste.

Sistemas reflectores de ventana

Diseño



_Superficie reflectora a la altura

del antepecho, combinación

iluminación directa y reflejada.

_Superficie a media altura permite

llevar la iluminación hacia la zona

más profunda de la estancia.

_Un sistema de lamas, introduce

la luz en la habitación y reduce

parcialmente la iluminación en la

zona contigua a la ventana.

Superficies reflectoras, variables

Diseño



_La iluminación por claraboyas

planas ofrecen unas excelentes

características de uniformidad,

si bien es necesario introducir

mecanismo de protección de la

radicación solar directa y utilizar

vidrios que limiten la ganancia por

radiación directa.

_Lucernarios de diente de cierra

orientados al norte y protegidos

de la radiación baja del amanecer

y del final del día, Iluminación

uniforme y de calidad.

_Es relevante el uso de

deflectores claros en el techo

de los lucernarios y el control de

la radiación.

Lucernarios

Diseño


_Una forma de llevar la luz a

espacios de gran profundidad.

_Ratio de altura en relación a la

anchura para un buen

aprovechamiento de la luz no

debe ser superior a 2:1.

Atrio acristalado

El uso de reflectores o difusores suspendidos en el

espacio permitirá potenciar el efecto de la luz en zonas

interiores más profundas.

Diseño


Conductos de paso

_En locales muy profundos, sótanos o espacios con

dificultades para acceder a la radiación.

_Canales, cuya boca orientada al sol y diseñada para

captar la radiación directa recibida con diversos ángulos,

que provocan múltiples reflexiones especulares en el

interior del conducto, dirigido al local a iluminar.


Diseño



Conducción de la luz natural a

través de fibra óptica:

_Un capturador /concentrador de

luz natural basado en la utilización

de un lente Fresnel.

_Un conductor de fibra óptica que

transporta por múltiples

reflexiones la luz natural.

_Una lente óptica que reproduce

la luz en el espacio a

acondicionar.

Fibra óptica y luz natural

Diseño

Almusaed, Amjad, Biophilic and bioclimatic

architecture, London 2011


Flujo de trabajo, Autodesk

_Van Bommel, W.J.M. y Van den Beld, G.J. “La

iluminación en el trabajo: Efectos visuales y biológicos”.

Philips Lighting, Holanda 2004.

Almusaed, Amjad, “Biophilic and bioclimatic

architecture”, London 2011

_Baruch, Givoni. ”Man, climate and architecture”.

Elseveir Publishing Company. Amsterdam 1969.

_Alemany Barreras, Alba, “Climatología, iluminación,

acústica, aplicación en la arquitectura”, La Habana,

ISPJAE, 1975

_Neíla González, F. Javier “Arquitectura bioclimática en

un entorno sostenible” Editorial Munilla-Lería, Madrid 2004

_UNE 12464.1, Norma europea sobre Iluminación para

interiores.

_Granados Menéndez, Helena. “Principios y estrategias

del diseño bioclimático en la arquitectura y el urbanismo,

eficiencia energética”. Consejo Superior de los Colegios

de Arquitectos de España, 2006.

http://wiki.naturalfrequency.com/wiki/Lighting_Design

BIBLIOGRAFÍA

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