Diseño Arquitectónico Sostenible: Control Solar y Gestión de Aberturas

Protección Solar en Edificaciones: Estrategias y Sistemas

La protección solar es un elemento crucial en el diseño arquitectónico, impactando directamente en la eficiencia energética y el confort interior de los edificios.

Características de la Radiación Solar

La radiación solar es una fuente fundamental de luz y calor, con las siguientes características:

• Es una fuente de luz y calor.
• Puede ser directa o indirecta (difusa).
• Genera efectos biológicos y psicológicos en los ocupantes.
• Es dinámica, variando según la hora del día, la estación y la latitud.

El control de la radiación solar en un edificio se ve influenciado por factores como la forma y orientación del mismo, las aberturas (sus dimensiones, localización y protección), y el destino o uso del espacio.

Estrategias de Control Solar

Para gestionar la entrada de luz y calor solar, se pueden emplear diversas estrategias:

• Luz cenital: Aprovechamiento de la luz proveniente de la parte superior.
• Luz filtrada y difusa: Uso de elementos que tamizan y dispersan la luz.
• Vegetación: Árboles y plantas que proporcionan sombra natural.
• Cortinas y venecianas: Elementos móviles para regular la entrada de luz.
• Vidrios selectivos o reflexivos y con filtros: Cristales con propiedades especiales para controlar la transmisión solar.

Sistemas de Optimización de la Iluminación Natural

Existen sistemas específicos diseñados para optimizar la entrada y distribución de la luz natural:

• Estante de Luz (Light Shelf)

  Superficies reflectoras, generalmente horizontales, que dirigen la luz natural hacia el centro del techo del espacio interior, mejorando la iluminación en zonas profundas.

• Aleros Light Shelf

  Son una variante de los estantes de luz, con una superficie superior de material altamente reflectante, diseñados para maximizar la reflexión de la luz solar hacia el interior.

• Louvers (Celosías)

  Grandes placas o lamas que se interponen entre los rayos del sol y la abertura, con el objetivo de evitar o controlar la iluminación excesiva y el deslumbramiento.

• Difusores

  Superficies que reciben la iluminación natural y la reflejan hacia el local en múltiples direcciones, distribuyendo la luz de manera más uniforme en el espacio.

• Lumiductos (Conductos de Luz)

  Sistemas que capturan la luz natural (mediante un colector solar), la conducen a través de un conducto y la difunden en espacios donde la luz solar directa no llega, como sótanos o interiores profundos.

Protección Solar por Orientación

La estrategia de protección solar debe adaptarse a la orientación de cada fachada:

• Norte: Requiere aleros moderados o parasoles horizontales y difusores para controlar la radiación de baja altura en invierno y alta en verano.
• Este/Oeste: Necesita aleros anchos, tanto horizontales como verticales, o parasoles difusores, debido a la baja altura del sol y la intensidad de la radiación matutina y vespertina.
• Sur: Generalmente no necesita protección solar significativa en el hemisferio norte, ya que el sol de invierno es bajo y deseable, y el de verano es alto y fácil de bloquear con un alero simple.
• Sureste/Suroeste: Se benefician de parasoles verticales para bloquear el sol oblicuo de la mañana y la tarde.

Consideraciones angulares: En el plano norte, el ángulo solar en invierno es de aproximadamente 32°, mientras que en verano es de 78°. Un alero horizontal bien diseñado permite la entrada de radiación directa en invierno (favorable para la calefacción pasiva) y la bloquea en verano (favorable para evitar el sobrecalentamiento).

Vanos y Aberturas en la Arquitectura

Los vanos y aberturas son elementos esenciales de la envolvente de un edificio que permiten la relación entre el interior y el exterior, facilitando la transmisión de luz, aire y vistas.

Tipos de Cerramientos Verticales

La relación entre vanos y llenos en una fachada depende en gran medida del tipo de cerramiento vertical utilizado:

Cerramientos Verticales Portantes

Estos cerramientos forman parte de la estructura principal del edificio y soportan cargas. Sus características incluyen:

• Baja relación de vanos y llenos: Se requiere una mayor cantidad de material (lleno) para transmitir las cargas al cimiento, resultando en más muro que abertura.
• Orientación vertical de los vanos: Las aberturas tienden a ser más verticales para no comprometer la capacidad portante del muro.
• Poca cantidad de niveles: Generalmente asociados a edificaciones de menor altura.
• Limitación para modificaciones: Cualquier cambio en los vanos debe considerar la estructura existente, lo que puede requerir refuerzos.

Ejemplo: La Casa Lecocq es un ejemplo clásico de muros portantes con vanos verticales. En una reforma, al retirar el revoque, se hicieron visibles los arcos de ladrillo que distribuyen las cargas hacia los costados, donde se utilizaron piedras de mayor tamaño para soportar las fuerzas. Para ampliar un vano existente (ventana o puerta), fue necesario añadir un perfil de acero como estructura suplementaria.

Cerramientos Verticales No Portantes

En este tipo de cerramientos, las cargas son soportadas por una estructura independiente (pilares y vigas), liberando al muro de su función estructural. Sus características son:

• Alta relación entre vanos y llenos: Al no ser portantes, los muros pueden tener una mayor proporción de aberturas que de elementos sólidos.
• Vanos horizontales: Permiten una mayor libertad en el diseño de las fachadas, incluyendo grandes aberturas horizontales.
• Liberación de las fachadas: La piel del edificio puede ser más ligera y flexible.
• Gran cantidad de niveles: Posibilitan edificaciones de mayor altura.

Ejemplo: El Edificio AEBU ilustra una estructura no portante que permite la creación de numerosos vanos horizontales. Su esqueleto estructural claramente define los espacios para grandes aberturas, sin que estas comprometan la estabilidad del edificio.

Muro Cortina (Curtain Wall)

Es una estructura de cerramiento vertical independiente que se instala por delante de la estructura portante del edificio, generalmente con un sistema de vidriado. Sus características principales son:

• Estructura independiente: No soporta cargas estructurales del edificio, solo su propio peso y las cargas de viento.
• Vidriado predominante: Permite fachadas completamente acristaladas.
• Liberación de la fachada: Ofrece gran flexibilidad de diseño y una apariencia ligera.
• Estructura ligera y modificable: Facilita futuras adaptaciones o cambios en la envolvente.

Ejemplo: La Escuela Bauhaus es pionera en el uso del muro cortina, donde el gran ventanal con su despiece de rectángulos se sitúa por delante de la estructura del edificio. La Torre Castelar de Rafael de la Hoz es otro ejemplo, con una fachada completamente de vidrio y una estructura que posibilita esta envolvente vidriada.

Consideraciones Estacionales para Vanos

El diseño de vanos y aberturas debe considerar las condiciones climáticas de cada estación:

• Invierno:
  • Orientar la fachada norte (en el hemisferio norte) para permitir la máxima entrada de radiación solar directa, contribuyendo a la calefacción pasiva.
  • Asegurar un buen aislamiento y hermeticidad para evitar filtraciones de aire frío y mantener el aire caliente circulando en el interior.
• Verano:
  • Implementar protecciones solares adecuadas (aleros, louvers, vegetación) para bloquear la radiación solar directa excesiva.
  • Promover la circulación de aire y la ventilación cruzada para disipar el calor y mantener el confort térmico.