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• Lucessitha Tenazoa Uriarte

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“Año Nacional del Centenario de Machu Picchu para el Mundo”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN Facultad de Ingeniería Civil ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA Y URBANISMO

“Tipos de clima: regional y nacional”

ASIGNATURA

: Acondicionamiento Ambiental

DOCENTE

: Arq. Giancarlos Alberto Céspedes Mundaca

INTEGRANTES

: Ximena Salas Llerena Sharonn F. Arevalo Vela Pilar Grández Mori Roy Cristian Chinchayhuara Pariona Hegel Villacrez Cerna

CICLO

:

2011 - I

PRESENTACIÓN

El presente trabajo tiene como objetivo conocer y analizar las diferentes formas de incidencia de la iluminación en los ambientes de una edificación para más adelante tener en cuenta al momento de diseñar una construcción en un lugar determinado.

DEDICATORIA

Este trabajo, que debido a su importancia y futura repercusión en nuestro futuro como arquitectos, va dedicado principalmente a la Universidad que nos colma día a día de conocimientos, al docente del curso y a todas aquellas personas a quienes pueda llegar este trabajo.

LA ILUMINACIÓN La iluminación es uno de los requerimientos ambientales más importantes de los interiores, en tanto que la visibilidad en un espacio es una condición

esencial para la realización adecuada, segura y en confort de nuestras actividades. Una buena iluminación requiere igual atención en la cantidad como en la calidad de luz. Para responder a estas demandas la iluminación de los interiores puede ser realizada con luz natural, luz artificial o una combinación de ambas. Además de la provisión cuantitativa de iluminación que puede lograrse con medios artificiales, la iluminación natural de interiores ofrece las siguientes ventajas:  

 

 

Es provista por una fuente de energía renovable, energía radiante del sol. Puede implicar ahorro de energía. Una iluminación natural bien diseñada puede cumplir con los requerimientos de iluminancia de un local interior donde se realicen tareas visuales de complejidad media, entre un 60 – 90 % del total de horas de luz natural, lo que tiene un potencial de ahorro en energía eléctrica de hasta el 90% en edificios de uso diurno, como por ejemplo escuelas, oficinas, industrias y edificaciones residenciales. Puede proporcionar niveles de iluminancia más elevados en las horas diurnas. Tiene la particularidad de ser dinámica. Está continuamente cambiando a lo largo del día y de los meses del año. En este sentido es importante destacar que la visión humana está desarrollada de manera que evidencia cierta adaptación a las características de la luz natural y de sus cambios. Integra otros elementos que favorecen la satisfacción de las necesidades biológicas y psicológicas de ritmos naturales. La adecuada provisión de luz natural a una vivienda o local puede incrementar el valor comercial de ellos.

A) REQUERIMIENTOS DE ILUMINACIÓN NATURAL El objetivo de una iluminación es producir un adecuado ambiente visual. Un ambiente es adecuado si asegura el confort visual y si cumple con los requerimientos para las tareas visuales según la función del local. Un espacio interior cumple con esos requerimientos si sus partes pueden verse bien sin ninguna dificultad y si una tarea visual dada puede ser realizada sin esfuerzo. El confort visual es una función de todo el ambiente visual. Junto con el confort térmico y acústico, el confort visual es una contribución a la sensación de bienestar general. Cumplir con los requerimientos de una tarea visual, requerida por la función de un local significa que la iluminación haga visibles los detalles del plano de

referencia en forma correcta, rápida y confortablemente. Estos requerimientos normalmente están relacionados con el plano horizontal de trabajo, de una definida parte del ambiente. La iluminación tiene que proveer un confort general todo el tiempo, y adicionalmente requerimientos específicos para una determinada tarea visual.

Las características específicas para la provisión de iluminación natural en un espacio son: 

Iluminación promedio en el plano de trabajo (depende del tipo de tarea visual y está normalizado, por ejemplo para un plano de trabajo en oficinas la Iluminación promedio es de 500lux).



Uniformidad de iluminancia en el plano de trabajo. (evitar los contrastes entre dos puntos dentro del campo visual al realizar la tarea en el plano de trabajo).



Relaciones de luminancia en el local.



Niveles de deslumbramiento



Dirección de la luz y sus efectos de sombras.



Temperatura de color



Rendimiento de color cualitativo de la luz.

EL SOL COMO FUENTE DE ILUMINACIÓN NATURAL Como las lámparas tienen la fuente de luz en la iluminación eléctrica, el sol y el cielo son las fuentes de la luz natural. Su luz llega al espacio interior directa o indirectamente, dispersado por la atmósfera y reflejada por superficies del ambiente natural o artificial.

Como una luminaria filtra y distribuye la luz emitida por la lámpara eléctrica, la luminaria de la luz natural es la envolvente exterior de un edificio que admite la luz del sol en el interior de un espacio por transmisión, dispersión, o reflexión de la misma. Consecuentemente las superficies de la tierra, plantas, otros edificios pueden ser parte de la "luminaria natural". La función de estos elementos en la iluminación natural puede variar excesivamente de tiempo en tiempo y de un caso a otro. El Sol es el elemento más importante en nuestro sistema solar. La mayor parte de la energía utilizada por los seres vivos procede del Sol, las plantas la absorben directamente y realizan la fotosíntesis, los herbívoros absorben indirectamente una pequeña cantidad de esta energía comiendo las plantas, y los carnívoros absorben indirectamente una cantidad más pequeña comiendo a los herbívoros. La mayoría de las fuentes de energía usadas por el hombre derivan indirectamente del Sol. Los combustibles fósiles preservan energía solar capturada hace millones de años mediante fotosíntesis, la energía hidroeléctrica usa la energía potencial de agua que se condesó en altura después de haberse evaporado por el calor del Sol, etc. El sol, como una fuente de luz, determina las características esenciales de la luz natural disponible, el largo de los días y sus cambios estacionales así como los cambios de carácter que ocurren durante el día. Las características de la luz del sol dependen de los movimientos de la tierra y del ángulo de los ejes de la tierra. Las características de las fuentes de luz naturales dependen de la localización geográfica y de la ubicación y orientación de las ventanas.

CARACTERÍSTICAS DE LA LUZ SOLAR: 

Su continuo cambio de dirección



Su probabilidad de ocurrencia (cantidad de dias claros al año).



La iluminancia (el flujo luminoso incidente en una superficie) es producida en una superficie horizontal no obstruida. Los valores de iluminancia del sol en un horizonte no obstruido (Is) puede variar entre 0 a

120.000 lux, dependiendo principalmente de la altitud del sol, de la cantidad de nubes y del nivel de contaminación ambiental. 

Su temperatura de color correlacionada con el sol directo es cerca de 3000K cuando el sol es próximo al horizonte, y 5800K cuando el sol está próximo al cenit.



La eficacia luminosa (K) de la luz solar depende de la altitud solar, su valor comienza en cero en el horizonte, y su uniformidad se incrementa a partir de los 20º, por encima de este ángulo su valor es entre 105 y 120 lm/w (variando localmente).

ILUMINACIÓN NATURAL DE INTERIORES Objetivos de diseño El diseño debe procurar optimizar la orientación de las plantas de los edificios para permitir dentro de las posibilidades del terreno, el acceso de la luz natural a la mayoría de los locales.

En cuanto a las ventanas utilizadas para el mejor aprovechamiento de luz natural en la iluminación de interiores

AVANCES TECNOLÓGICOS  Estantes de luz: Los estantes de luz son superficies reflectoras que permiten aumentar el ingreso de luz solar desde el exterior al interior de un local, dirigiéndola hacia la parte superior (techo) más alejada del muro que contiene la ventana.  Los Lumiductos: Te permiten llevar luz natural a espacios donde la luz solar no llega por ventanas o es limitada y escasa.  Vidrios prismáticos y sistemas holográficos: Los vidrios prismáticos aplicados en las ventanas transmiten la luz por refracción. Un sistema Prismático puede refractar la luz al cielorraso mejorando la distribución de la misma.

B) ILUMINACIÓN ARTIFICIAL

La noción de una iluminación confortable se basa en su aspecto “cuantitativo” que implica un nivel de luz suficiente, como “cualitativo”, donde está en juego la difusión, la buena distribución y el color de la luz utilizada. La iluminación es la densidad de flujo luminoso que alcanza una superficie dada, pero la sensación visual, que es la que importa ante todo , será muy diferente según el mismo flujo caiga sobre una superficie obscura o una superficie blanca. No es la iluminación, sino los objetos iluminados lo que nuestros ojos están llamados a ver y distinguir. El efecto está definido tanto por la iluminación como por el poder reflector de la superficie iluminada lo cual se designa con el nombre de “luminancia”. Los expertos han establecido los siguientes conceptos para la iluminación de las viviendas: No producir deslumbramientos: Se produce cuando el foco luminoso cae dentro del campo visual. No producir contrastes bruscos de intensidad: El ojo humano es muy delicado y no debe de exponerse a cambios bruscos de intensidad de luz, sino que el cambio deberá de ser gradual de áreas con mucha iluminación a otras más obscuras o sombreadas. La mirada es atraída por cualquier fuente de luz y por los fuertes contrastes. Este fenómeno es llamado “atención fototrópica”. Esto significa que las luces intensas y los contrastes más notables deberán ser producidos en las direcciones en que se desee que la gente mire. Los objetos que requieren especial atención deben estar más iluminados que sus alrededores. Intensidad adecuada: Se refiere a la cantidad de luz emitida por una fuente. De manera que la intensidad suficiente no está dada por un valor absoluto, sino que se halla subdividida a una serie de factores derivados del ambiente como el color y tipo de pintura empleado en los muros y cielos rasos hacen variar la intensidad de la luz adecuada.

Control de intensidad: Toda iluminación general, excepto en las áreas donde las tareas no varía, están sujetas al control de intensidad, de acuerdo con las diversas exigencias producidas por el cambio de actividades. (Sistemas de iluminación artificial)  Directa: Fuente de luz visible, con flujo luminoso dirigido hacia abajo directamente. Es el sistema de mayor rendimiento, pero produce reflejos y sombras pronunciadas y se hace difícil distinguir detalles en las áreas sombreadas, esto significa que existe excesivo contraste.  Indirecta: Todo el flujo luminoso se dirige al cielo raso, el cual lo refleja hacia el

ambiente. Resulta una iluminación uniforme que no produce sombras ni reflejos. Es de mayor costo de instalación y consumo. En este tipo de iluminación el foco se encuentra oculto, por lo común en concavidades. Este tipo de luz por si sola resulta monótona y desagradable.  Semidirecta: Se trata de la combinación de los dos sistemas anteriores. La mayor parte del flujo luminoso se dirige hacia abajo y el resto hacia el cielo raso. El rendimiento también es intermedio.  Difusa: Se obtiene con materiales traslúcidos iluminados desde atrás por lámparas colocadas en cajas reflectoras. El efecto de la luz que atraviesa la superficie es suficiente. Tiene dos valores: el efecto sobre las superficies traslúcidas en sí y la dispersión Recuerde que orientación sur supondrá buena climatización en invierno (incluso no necesitar calefacción en esa habitación), mientras que será una habitación más calurosa en verano.

ORIENTACIÓN

Recuerde que orientación sur supondrá buena climatización en invierno (incluso no necesitar calefacción en esa habitación), mientras que será una habitación más calurosa en verano.  Oeste Los rayos inciden de una manera más directa en las últimas horas de la tarde. Es la orientación aconsejada para salas o habitaciones que se utilicen por la tarde.  Norte Las habitaciones con ventanas mirando al norte no reciben luz directa del sol. Para habitaciones que se quieren mantener frescas. Son útiles para quienes necesitan luz natural para sus actividades (dibujo, leer, manualidades, etc.)  Sur Luz directa y vigorosa hacia el mediodía, especialmente en los meses de verano. Adecuadas habitaciones que se utilizan en invierno.  Este Proporciona a una iluminación natural suave durante las primeras horas del día. Una buena orientación para los dormitorios.

La recomendación en general si quieres mayor asoleamiento, es que la construcción tenga una orientación noreste-sureste.

La superficie de la casa que recibe sol todo el día es la del techo, especialmente si es horizontal, y que por lo tanto debe ponerse un especial cuidado en su aislamiento térmico, si se quiere lograr una defensa de calor solar, o intentar un aprovechamiento de sol por medio de aberturas, en el caso contrario. Nunca se destacara suficientemente la importancia de una buena orientación de un edificio particularmente de una vivienda, por sus defectos físicos y psicológicos. La orientación es importante dependiendo el lugar y las estaciones del año, en zonas en los vanos o fachadas orientadas hacia el este y oeste serán perjudiciales, en consecuencia la orientación óptima será norte sur, mientras en las zonas frígidas con la orientación se buscará el máximo ingreso del sol como en la mañana horas de la tarde.

tropicales

como en las

ASOLEAMIENTO

En Arquitectura se habla de asoleamiento o soleamiento cuando se trate de la necesidad de permitir el ingreso del sol en ambientes interiores o espacios exteriores donde se busque alcanzar el confort higrotérmico. Es un concepto utilizado por la arquitectura Bioclimatica y el bioclimatismo. La actitud del arquitecto con respecto al asoleamiento varía mucho con la situación climática, desde un máximo de aprovechamiento del sol hasta un máximo de defensa, pasando por todas las situaciones intermedias. Para poder lograr un asoleamiento adecuado es necesario conocer de geometría solar para prever la cantidad de horas que estará asoleado un local mediante la radiación solar que pase a través de ventanas y otras superficies no opacas. Es probable que luego de un estudio de asoleamiento se requiera controlar el ingreso de radiación solar mediante una adecuada protección solar y así poder regular el efecto del sol y su capacidad de calentar el interior de locales habitables. Indistintamente necesita asolearse o protegerse del sol una superficie vidriada o una superficie opaca. En cada caso será sensiblemente diferente el modelo en que el calor del sol se transmitirá del local.

En el caso de superficies vidriadas o simplemente ventanas la radiación solar llegará a la superficie del exterior del vidrio y en condiciones generales media el 86% continuará por el interior del local hasta encontrar una superficie opaca. Dependiendo de su color parte de absorberá y parte se reflejará. La parte absorbida calentará la masa del elemento y luego de calentada irradiará calor en el espectro infrarrojo, ya no visible al ojo humano. En zonas cálidas es recomendable evitar la incidencia solar al interior de la vivienda. Existen varios elementos arquitectónicos que permiten, mediante sencillos cálculos u observación empírica, bloquear los rayos solares. Dependiendo de la profundidad del análisis, ubicación y orientación se pueden establecer que, en fechas más templadas, si se permita la entrada de ésta radiación

Muchos elementos de arquitectura bioclimática se pueden apreciar en los ejemplos que nos ofrece la arquitectura vernácula, ésta posee una carga de conocimiento empírico muy útil que puede ser aplicado en la realización de arquitectura sostenible.

Muchas veces, en un edificio, se busca homogeneidad entre las distintas fachadas, el análisis del ambiente probablemente nos arrojen recomendaciones distintas para cada cara del edificio, es tarea del diseñador proporcionar un resultado armonioso, en caso de así requerirse.

Alero, un elemento de bloqueo que se anexa al perímetro de puertas y ventanas

ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA

“En todas las épocas siempre puede encontrarse una relación esencial, consciente o inconsciente, entre el hombre, sus casas y el Sol.” El diseño bioclimático o arquitectura bioclimática ha existido siempre, razón por la que algunos autores consideran que es un término redundante, pues toda arquitectura debe ser, por naturaleza, esencialmente bioclimática. Sin embargo, lamentablemente eso no pasa de ser una declaración de principios que, por diversas razones, no siempre se ha cumplido en la práctica.

El término diseño bioclimático o arquitectura bioclimática sí es relativamente reciente. Según la definición de Serra (1989), «la palabra bioclimática intenta recoger el interés que tiene la respuesta del hombre, el bios, como usuario de la arquitectura, frente al ambiente exterior, el clima, afectando ambos al mismo tiempo la forma arquitectónica». Por tanto, se trata de optimizar la relación hombre-clima mediante la forma arquitectónica. Antecedentes Los primeros usos del Sol en la arquitectura tuvieron un origen simbólico y religioso; sin embargo, ya desde la antigüedad, en correspondencia con el escaso dominio de la ciencia y la tecnología, el hombre se vio precisado a adecuar las soluciones arquitectónicas a las condiciones del medio para procurar espacios apropiados para la vida sólo a partir de los recursos naturales disponibles, tal y como sucede aún hoy en algunas regiones del planeta. Ejemplos puntuales en el Pasado 

Las viviendas solares Entre los años treinta y cincuenta del siglo xx se desarrollaron en los Estados Unidos numerosas investigaciones que sirvieron de base a la construcción de prototipos experimentales (fundamentalmente de vivienda), cuya forma de diseño hacía posible el aprovechamiento directo de la energía solar en la calefacción de los espacios interiores y en el calentamiento del agua.

El principio solar de edificios largos y estrechos para garantizar el acceso al sol fue justificado en los climas cálidos y húmedos como el de Cuba, para asegurar la ventilación cruzada.

Estas experiencias demostraron el rol del diseño arquitectónico (su forma) en el aprovechamiento pasivo de la energía solar y la conveniencia de la adecuación de otras eco-técnicas activas en el diseño arquitectónico. Lamentablemente, los bajos precios de los combustibles fósiles provocaron la «muerte» de estas experiencias, a pesar del interés de los investigadores y las instituciones involucradas. 

De la crisis energética a la crisis ecológica La crisis energética originada a partir de 1973 sirvió de alerta con relación al peligro que representaba la absoluta dependencia de los combustibles fósiles, de manera que aunque los precios aún hoy se mantienen bajos, se ganó en conciencia con respecto a su agotabilidad y se revitalizaron los conocimientos y prácticas relacionados con las fuentes renovables de energía en general y el diseño bioclimático en particular. El nuevo impulso que recibió la arquitectura bioclimática en los años setenta respondía, por tanto, a una necesidad de ahorro de la energía convencional derivada de los combustibles fósiles. Sin embargo, la crisis ecológica de los ochenta obligó a un enfoque más amplio, viendo la arquitectura no sólo como una vía para la eficiencia y ahorro energético, sino como una importante forma de contribuir a la preservación del medio ambiente, además del bienestar humano.

La primera casa solar de los tiempos modernos, construida por Howard Sloan en Illinois, en 1935 (a la izquierda), y el complejo de viviendas Halem, realizado entre 1955 y 1961, en Berna.

Este relativamente nuevo estilo arquitectónico es la fusión de los conocimientos adquiridos por la arquitectura tradicional a lo largo de los siglos con las técnicas más avanzadas en el confort y en el ahorro energético. El objetivo de la misma es cubrir las necesidades de sus habitantes con el menor gasto energético, independientemente de la temperatura exterior, para lo cual se diseña la edificación con el doble fin de ganar todo el calor solar posible (cuando se desea) y evitar las pérdidas de calor (a las ganancias, en verano).

Para ello, se trata de estudiar a conciencia tanto el diseño de la edificación como los materiales a utilizar con miras a dar origen a una edificación ahorradora y muy confortable. La arquitectura moderna aporta el concepto de eficiencia y simplicidad en la distribución interior, suprimiendo pasillos, bajando los techos, y optimizando la colocación de los elementos de la cocina, con lo que se gana en comodidad interior, pero ha sufrido un empeoramiento en otros ámbitos. La diferencia entre la arquitectura moderna y la arquitectura solar o bioclimática es que la primera necesita enormes cantidades de energía que viene de lejos para calentarse, enfriarse, iluminarse o calentar agua, mientras que la casa solar pasiva está integrada en su ambiente, necesita poca energía y ésta la obtiene del medio, fundamentalmente del sol. ¿Cómo conseguir esto? Mediante el aislamiento, dimensiones razonables, orientación y aberturas adecuadas y aprovechamiento de los recursos y la energía del entorno. Una casa bien aislada pierde la mitad de calor, y si está bien orientada y con aberturas convenientes gana 3 veces más energía que una casa convencional, con lo que sumados ambos conceptos, es posible gastar 6 veces menos energía que una casa convencional. - Los grandes huecos (ventanas, balcones, grandes puertas) deben mirar hacia el Sur (al mediodía). Es la parte más soleada, por lo que la aprovecharemos para obtener todo el calor pasivo posible (este sol que entra en la casa, además de calefactor, sanea el ambiente y quita humedades). Dentro de la casa aseguraremos una buena masa térmica (almacenadora del calor que permitimos entrar en Invierno, como son las plaquetas, muros de ladrillo, etc.). Al Este, al Oeste, y sobre todo al Norte las ventanas deberían ser pocas y pequeñas (para evitar pérdidas de calor). Las pequeñas ventanas al Norte facilitarán la refrigeración natural en verano. Las contraventanas persianas y toldos evitarán la entrada del sol en Verano. Un porche en toda la cara sur, así como tejadillos sobre las ventanas de las dimensiones adecuadas evitará la entrada del sol en verano, pero la permitirán en invierno, (debido a la diferente altura del sol en dichas estaciones).

- Aislamiento óptimo: todas las paredes, así como suelo y techo deben disponer de un doble muro, con una cámara de aire y una buena capa de aislante entre ellos. El aislante - que también podría ir al exterior o al interior de la vivienda - deberá ser de alta densidad y ecológico para evitar que desprenda emanaciones tóxicas dañinas para los moradores (la paja prensada

y convenientemente tratada o el corcho natural son de las opciones más económicas y ecológicas, y sobretodo más sanas disponibles). Las ventanas dispondrán de doble cristal y de persianas con aislante interior, o se recurrirá a contraventanas interiores de madera. Unas cortinas interiores gruesas también ayudan a evitar la entrada de calor en verano (o la pérdida de éste en invierno). Un pequeño vestíbulo o separador entre la puerta de entrada y el resto de la vivienda servirá de retención de la climatología exterior. Los toldos pueden ayudar como complemento, dado que pueden abrirse o cerrarse a gusto.

- Calefacción por suelo radiante: Equivalente a la tradicional gloria (y su nombre lo indica todo) consiste en colocar tubos en serpentín por el suelo de toda la vivienda (encima de una capa de aislante y bajo las plaquetas). Dichos tubos harán la función de los radiadores y por ellos circulará el agua calentada por cualquier sistema (incluso por energía solar), con la ventaja de que 30º C a lo sumo caldearán perfectamente la vivienda (mientras que un radiador requiere agua a 80ºC para llegar a calentar). Este sistema se traduce en un mayor confort para los usuarios (dado que el calor sale por la parte más fría de la casa - el suelo - y el calor tiende a subir por simple física natural) y supone un reducidísimo gasto en energía (prácticamente gratuito si el sistema de calefacción es energía solar térmica).