Protección solar edificaciones

PROTECCIÓN SOLAR EN EDIFICACIONES. Fundamentos Teóricos

Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín Jorge Hernán Salazar Trujillo

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Documento actualizado el 02 de Diciembre de 2010

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PROTECCIÓN SOLAR EN EDIFICACIONES.

Fundamentos Teóricos.

Artículo publicado en VII Encuentro nacional de estudiantes de

arquitectura.

Grupo EMAT. Facultad de Arquitectura.

Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín. 2003.

Arq. Jorge Hernán Salazar Trujillo

Matrícula A0570049534

Teléfonos. 57-(9)4-511 46 56 / 513 17 48

Fax. 57-(9)4-5719062. Medellín, COLOMBIA.

Email. [email protected]

.

Presentación

La arquitectura es una manifestación cultural que nació de la necesidad del ser

humano de adaptarse a su medio ambiente. Si bien en la actualidad hay muchos otros

requerimientos que atender, el edificio como mediador entre las necesidades

fisiológicas y sicológicas del habitante y las condiciones ambientales reinantes en el

exterior continúa siendo un pilar fundamental de la arquitectura. Los requerimientos

que debe atender un arquitecto son de muy diversa índole y muchas veces de difícil

conciliación, pero es bueno recordar que el alma de esta profesión está en responder

coordinadamente a dichos condicionantes y que no se hace arquitectura

respondiendo únicamente a un par de ellos. Un edificio que no responda a las

necesidades biológicas de quien lo ocupa podrá ser entendido como objeto artístico,

como moda, como renta del suelo pero nunca como labor arquitectónica, porque si

bien es cierto que no basta ofrecer protección de los agentes atmosféricos para hacer

arquitectura, el bienestar de las personas es uno de los objetivos que tampoco puede

olvidarse durante la etapa de proyectación.

De los elementos climáticos que influyen en el bienestar de los ocupantes de una

edificación sin duda uno de los de mayor relevancia es el acertado manejo de la

radiación solar; un proyecto bien resuelto aprovechará la radiación procedente del sol

durante las horas más frías del día y se protegerá de ella durante las horas más

calientes. El estudio de las relaciones entre la radiación solar y el edificio se denomina

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asoleamiento y es una de las maneras más efectivas de reducir los costos de

climatización artificial de los espacios interiores para lograr confort con economía. Las

crisis energéticas que se han presentado en las últimas décadas propiciaron el auge

de esta disciplina, pero el tema no es nuevo y no faltaron arquitectos que en el pasado

tuvieran en cuenta el asoleamiento para responder exitosamente a las condiciones

climáticas del lugar, algunas veces con soluciones bastante ingeniosas.

Arquitectura y asoleamiento

El ser humano siempre ha procurado que los espacios donde habita sean tan cómodos

como sea posible. Esta finalidad inherente a la arquitectura y enunciada por el arquitecto

romano Marco Vitrubio desde principios de nuestra era tiene relación directa con el

bienestar y la salud de quienes ocupan una edificación, por ello causa sorpresa que hoy,

dos mil años más tarde, hablar de bienestar y medio ambiente en relación con la

arquitectura sea una novedad. De una u otra forma se está haciendo arquitectura

bioclimática desde hace muchos siglos, solo que ahora la ciencia y la tecnología aportan

herramientas de cálculo y diseño que permiten trascender el empirismo con que

tradicionalmente se manejaron estos temas para llevarlos al plano científico. Hoy día es

posible predecir con cierto grado de precisión el comportamiento climático de una

edificación en las fases previas a su construcción, aprovechando el desarrollo de nuevos

materiales y tecnologías para obtener edificaciones más confortables gracias al

adecuado uso de los materiales de construcción, haciendo un uso inteligente de los

recursos tecnológicos y un fuerte énfasis en el aprovechamiento, conservación y

racionalización en el uso de los recursos naturales. Arquitectos convencidos de que una

edificación además de satisfacer los requerimientos técnicos, estéticos y urbanos debe

propiciar espacios más confortables mediante una relación más armónica con el medio

ambiente han dado pie a que se hable de una arquitectura "nueva" y de proyectos

bioclimáticos. Sobra decir que cualquier edificación debería serlo.

Parecería que el bioclimatismo y su preocupación por el cauteloso uso de los recursos

naturales estuviesen en contra de todo tipo de adelanto tecnológico, pero realmente se

busca es un uso racional de este recurso, actitud que permite aprovechar los logros de la

industria de este siglo sin olvidar soluciones tradicionales aparentemente obsoletas pero

de gran eficacia y economía. La técnica sigue estando disponible y se utiliza cuando es

realmente necesaria, pero edificaciones donde se aplican inteligentemente conceptos

bioclimáticos experimentan significativas reducciones en sus costos de construcción,

consumo energético y gastos de operación.

Para alcanzar los objetivos propuestos por la arquitectura bioclimática es preciso tener en

cuenta los factores que determinan el clima del lugar de manera simultánea con los otros

factores propios a cualquier proyecto arquitectónico. El estudio de la dirección,

temperatura e intensidad de los vientos, la humedad del aire, la nubosidad propia de la

zona, la orientación de la edificación y las características físicas de los materiales con que

será construida deberá ser hecho conjuntamente con su volumetría y espacialidad. De

todos estos factores climáticos uno de los que tiene mayor peso en el bienestar de los



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ocupantes es la radiación solar.

Normalmente casi todo el calentamiento que experimenta una edificación depende del

adecuado aprovechamiento o protección que se haga de la energía procedente del sol,

esto explica por qué algunas personas creen -erróneamente- que el hecho de que un

edificio esté correctamente asoleado es suficiente para que sea bioclimáticamente

efectivo. El estudio del asoleamiento de una edificación busca optimizar la relación

existente entre la radiación solar y la edificación, permitiendo por ejemplo proyectar

ventanas más grandes y orientadas hacia las visuales más interesantes sin que esto

implique aumentar la cantidad de energía que llega al interior de los diferentes espacios.

Una acertada solución en el asoleamiento de un proyecto podrá influir significativamente

sobre los costos de funcionamiento del aire acondicionado, la duración de los muebles y

acabados, el bienestar y productividad de las personas que utilizan la edificación o

aumentar incluso su valor comercial.

Para optimizar el asoleamiento es necesario analizar de manera conjunta los factores de

los cuales depende: la localización y orientación geográfica del edificio, el entorno que le

circunda, la forma y tamaño de los vanos y el material con el que se hace el cerramiento.

Todos estos temas deben ser estudiados de manera integral para alcanzar un objetivo

común: evitar que el sol llegue al interior de los diferentes espacios durante las horas

más calientes del día. Así parezca una tarea complicada todo apunta a un objetivo

absolutamente simple: asegurar que los vanos de la edificación estén a la sombra

durante las horas que sea conveniente. El asoleamiento de una edificación para un lugar

supremamente frío buscara exactamente lo contrario.

Mecánica solar

La dirección e intensidad con que la radiación solar incide sobre cualquier superficie

depende de su latitud y orientación geográfica, por las características de la órbita de la

tierra alrededor del sol sitios con latitud diferente presentan movimientos aparentes del

sol particulares, lo que hace que las consideraciones de asoleamiento hechas para un

lugar no sean válidas para otro. La localización de un proyecto incide de tal manera en su

comportamiento climático que aplicar un sistema de protección solar en lugares u

orientaciones diferentes para las que fue diseñado puede llevar a desagradables

sorpresas. Para conocer con precisión las posiciones del sol es preciso aplicar los

conceptos de la mecánica solar, conjunto de principios geométricos que describen el

comportamiento del sistema tierra-sol y que permiten calcular mediante sencillas

expresiones matemáticas la posición aparente del sol en la bóveda celeste en un instante

y lugar determinado.



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Gráfico 1. El movimiento aparente que realiza el sol alrededor de la tierra puede representarse

como una espiral que tarda seis meses en ser recorrida y cuya inclinación depende de la

latitud geográfica del lugar. La porción que está por encima del plano horizontal corresponde

a las horas diurnas, la otra mitad de la espiral se desarrolla en la noche, De enero a junio la

espiral se desarrolla de sur a norte, de junio a diciembre la espiral va en sentido contrario; las

fechas en las que el desarrollo de la espiral invierte su dirección corresponden a los dos

solsticios (junio 21 y diciembre 22).

Los dos principales movimientos que efectúa la tierra alrededor del sol se evidencian

sobre la superficie terrestre como la rotación aparente del sol alrededor de la tierra y

como la variación de la posición del plano que contiene dicha órbita; por las

características de ambos movimientos el sol nunca repite una posición en el cielo más de

una vez en el año. El rango dentro del cual se describe este movimiento aparente

depende de la latitud geográfica del lugar, pero está comprendido como mínimo entre

23°27' al norte y 23°27' al sur del eje oriente-occidente. Este rango de casi 47° lo recorre

el sol en el transcurso de 6 meses, razón por la cual afirmar que el sol sale por el oriente

y se oculta por el occidente es válido únicamente para dos días en el año.

Para calcular los intervalos durante los cuales es probable que entre radiación solar a

través de los vanos de una edificación se deben tener en cuenta las trayectorias

aparentes del sol a lo largo del año; esto implica analizar la orientación de las ventanas

en función de la posición del sol para una fecha y hora precisas. Si bien el cálculo de

estas magnitudes no implica mayor esfuerzo, analizar lapsos de tiempo en vez de fechas

y horas puntuales implica manejar simultáneamente gran cantidad de datos numéricos,

por lo que la representación gráfica de estos valores toma tanta importancia.



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Gráfico 2. Los diagramas de asoleamiento representan gráficamente las trayectorias aparentes

descritas por el sol en la bóveda celeste en la latitud del lugar para la que fueron calculados.

Existen numerosos diagramas de diferentes estilos pero todos comparten una misma

finalidad; uno de los más comunes es el diagrama esférico que se representa aquí. Con este

diagrama y trazando un par de líneas auxiliares puede obtenerse en pocos segundos la

posición del sol en Medellín para cualquier fecha y hora.

Radiación solar

La energía emitida por el sol está compuesta por radiaciones de diferente índole, pero

para diseñar un sistema de protección solar basta considerar las radiaciones lumínicas y

las radiaciones calóricas, responsables de la iluminación natural del espacio y de su

calentamiento respectivamente. La intensidad de esta radiación presenta ligeras

variaciones que dependen de la actividad solar, pero dichas fluctuaciones se perciben

únicamente con la ayuda de equipos de gran precisión, razón por la cual la cantidad de

energía que emite el sol puede considerarse constante, a pesar de ello en cualquier

localidad se experimentan variaciones significativas en la intensidad de la radiación

proveniente del sol. Esto ocurre porque la intensidad de energía que llega hasta la

superficie terrestre depende de factores locales como la época del año, la altura del sol

sobre el horizonte, las condiciones de nubosidad y la contaminación atmosférica, lo que

hace que la intensidad de radiación solar sea mayor en enero que en junio, que el sol al

medio día caliente más que en las horas de la mañana y que los días nublados sean más

frescos que los días despejados.



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Gráfico 3. La órbita de la tierra alrededor del sol no es circular sino elíptica, además el sol se

localiza no en el centro de la elipse sino en uno de sus focos, razón por la cual ni la distancia

entre la tierra y el sol ni la intensidad de radiación que llega al exterior de la atmósfera son

constantes. En el perihelio (enero 3) esta distancia se hace mínima y como consecuencia la

intensidad de radiación solar que llega al exterior de la atmósfera alcanza valores máximos.

Seis meses más tarde, en el afelio (julio 6) la distancia se hace máxima y la intensidad de

radiación mínima, con variaciones entre una y otra fecha de aproximadamente un siete por

ciento.

Las variaciones en la distancia entre la tierra y el sol influyen sobre la intensidad de

radiación que llega hasta la superficie terrestre, pero su incidencia es poca comparada

con la filtración que efectúa la atmósfera sobre la radiación solar; mientras más oblicuos

sean los rayos solares mayor será el espesor de atmósfera que tendrán que atravesar y

por tanto menor la intensidad de energía que alcanza a llegar a la superficie terrestre.

Estas variaciones de intensidad que experimenta la radiación solar dificultan el cálculo de

la efectividad de un protector solar. En las horas próximas al medio día la intensidad de

radiación solar es máxima pero el ángulo de incidencia es tan pronunciado que la

posibilidad de que estos rayos atraviesen una ventana vertical son pocas. En las horas

próximas al ocaso los rayos solares son muy oblicuos y pueden atravesar con mayor

facilidad la ventana, pero ahora la intensidad de radiación es mucho menor. Por esta

razón el momento en que se presentan las condiciones de asoleamiento más

desfavorables no puede ser calculado tan fácilmente y depende tanto de la fecha y hora

del día como de la geometría y orientación de la ventana.

Gráfico 4. La radiación solar que llega a

la superficie terrestre siempre es menor

que la que se presenta en el exterior de

la atmósfera, pero presenta variaciones

que dependen de la altura del sol en el

horizonte y la transparencia atmosférica.

En las horas próximas al medio día la

intensidad de radiación que llega a la

superficie es mayor que en las horas del

amanecer o el ocaso, cuando esta

radiación es tan tenue que incluso el sol

puede ser observado directamente.



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Acceso solar

Que la bóveda celeste este completamente despejada no es suficiente para garantizar

que una ventana pueda recibir radiación solar en un momento determinado; puede

ocurrir que existan elementos cercanos que bloquean los rayos solares e impiden que la

radiación solar llegue hasta ella. Al estar las ventanas dentro de la sombra de otro objeto

puede darse que estas condiciones favorables de acceso solar permitan mantener el

clima interior de una edificación dentro de rangos confortables sin necesidad de ningún

sistema de protección solar. Esto sucede entre otros gracias a las condiciones

topográficas del terreno, la presencia de alguna construcción vecina o la existencia de

una arborización adecuadamente seleccionada. Sin embargo no es prudente ceder a

estos elementos toda la responsabilidad del control solar a no ser que pueda

garantizarse su permanencia en el sitio. Todos los métodos utilizados para determinar el

acceso solar tienen como objetivo común definir una poligonal denominada línea de

horizonte que una vez calculada se superpone a un diagrama de asoleamiento

convencional; los datos utilizados para trazar dicha poligonal se obtienen haciendo

mediciones en el sitio.

Gráfico 5. Superponiendo la línea del horizonte de un lugar a un diagrama de asoleamiento -

en este caso un diagrama en campana- pueden calcularse los intervalos en los cuales la

radiación solar será obstruida antes de llegar al sitio.

Vanos

Buena parte de la radiación solar que calienta el interior de una edificación accede a

través de las ventanas, puertas vidrieras y demás aberturas que puedan ser atravesadas

por la luz proveniente del sol, por ello el problema de exceso de radiación al interior de

un espacio se ha resuelto tradicionalmente reduciendo el tamaño de los vanos o incluso

suprimiéndolos, a pesar de que las necesidades de ventilación o relación visual con el

exterior no siempre hacen de esta la mejor solución. Una edificación bien resuelta evitará

al máximo los inconvenientes propios de la radiación solar directa, aprovechará sus



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ventajas en los lugares donde no sea dañina y sacará el máximo provecho de la luz

natural indirecta para iluminar los espacios interiores. Incluso en climas fríos donde a

veces se abren los espacios a los rayos solares para lograr su rápido calentamiento, las

condiciones pueden volverse muy molestas para la visión y dañinas para la piel. Un

sistema de protección solar bien resuelto permitirá vanos más amplios con mejores

visuales y ventilación natural sin aumentar necesariamente el ingreso de radiación solar.

El material con que se cierra el vano también puede influir en la cantidad de energía que

llega al interior de la edificación; algunos vidrios y plásticos, producidos mediante

tecnologías muy avanzadas, permiten filtrar o reflejar una porción de la energía que llega

hasta ellos, reduciendo la cantidad de energía calórica que ingresaría a través de los

vanos de la edificación. Sin embargo es conveniente tener en cuenta que con frecuencia

se trata de materiales elaborados para condiciones climáticas muy concretas y en

ocasiones estos productos han resultado ineficaces para controlar la radiación propia de

una latitud ecuatorial, lo cual no quiere decir que el material sea malo, sino mal utilizado.

Estos productos tienen desempeños excelentes pero no son imprescindibles, de hecho

se pueden obtener excelentes resultados combinando vidrio claro con algún sistema de

protección solar bien diseñado. De todos modos sigue existiendo la posibilidad de

combinar protección solar y vidrios especiales para llegar a resultados absolutamente

asombrosos.

En este estudio la orientación de los vanos se representa mediante dos iniciales -N, S, W,

E- que definen el cuadrante en el cual se localiza la recta normal a la fachada y un valor

numérico que es el ángulo agudo comprendido entre dicha normal y el eje norte-sur. Una

ventana que mire hacia el nor-oeste con una desviación de 20° tendrá una orientación

N20W, si mira hacia el nor-este será N20E.

Gráfico 6. Orientación de una ventana y su correspondencia en la nomenclatura utilizada. En

este caso, por ejemplo, la orientación del plano seria N26W.



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Protección solar

En las regiones cercanas a la línea del ecuador los rayos solares inciden

pronunciadamente sobre la superficie terrestre durante buena parte del día, por lo que

prácticamente cualquier edificación que se localice en la zona ecuatorial necesitará en

mayor o menor grado del control solar. Quien proyecta aplicando los principios del

asoleamiento podrá prevenir que la radiación solar caliente el interior de la edificación en

las horas no deseadas, ya sea haciendo uso de la arborización, los aleros, los voladizos,

los balcones y galerías, los parasoles, las persianas y cortinas, los toldos, las rejillas, los

patios, las pantallas, las superficies vidriadas, los emparrados, los calados o la sombra

propia de cada volumen. Además, así sea el vano el lugar donde comúnmente se coloca

el sistema de protección solar, esto no descarta la posibilidad de sombrear un muro para

reducir así su calentamiento.

Gráfico 7. Normalmente todo sistema de protección solar debe cumplir dos requisitos

mínimos: evitar que la radiación solar directa llegue al interior del espacio y permitir la libre

visual hacia el exterior. También es conveniente aprovechar el quiebrasol para aumentar el

nivel de iluminación natural de los espacios así protegidos.

Se puede lograr protección solar aprovechando numerosos recursos tecnológicos

desarrollados en la actualidad o usando el método más antiguo y económico para evitar

o atenuar problemas de calentamiento en edificaciones; la sombra. La cantidad de

radiación que puede llegar al interior de un espacio depende de la forma, orientación y

dimensiones de la ventana, cuando ésta se diseña de manera tal que obstruya el paso de

los rayos solares al interior de la edificación se habla entonces de un protector solar. Este

elemento podrá tener formas muy diversas, pero en esencia no es más que una pantalla

que proyecta sombra sobre el vano que protege y su efectividad depende de su

capacidad para bloquear los rayos solares durante las horas del día más desfavorables

para la ventana protegida.



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Gráfico 8. Diferentes sistemas de protección solar pueden tener desempeños bastante

similares aunque desde el punto de vista técnico, económico o estético sean completamente

diferentes.

Es cierto que la protección solar permite reducir significativamente la cantidad de calor

presente al interior de una edificación, pero esto no significa que automáticamente todo

edificio correctamente protegido sea ambientalmente adecuado. Un sistema de

quiebrasoles no basta para garantizar el bienestar de los ocupantes de una edificación,

hay otros elementos que tienen gran influencia como la ventilación natural, el color y

textura de los materiales, la ocupación del espacio o la humedad y pureza del aire con

que se ventila. No es extraño encontrar edificios que a pesar de estar protegidos del sol

cuentan además con sistemas de acondicionamiento mecánico de aire; la protección

solar puede reducir el calor que entra a la edificación pero no puede evitar que éste se

produzca al interior de ella.

Algunos autores intentan clasificar las diferentes formas de protección solar para facilitar

su estudio y análisis. Que los quiebrasoles puedan ser verticales, horizontales o

reticulares es verdad, que tengan que serlo no; de hecho existen numerosos ejemplos

que ilustran cómo sistemas de protección solar con formas poco convencionales pueden

ofrecer efectividades muy altas. Vale la pena anotar que las virtudes de un protector solar

no dependen de su forma sino de la relación existente entre su forma y el vano que

sombrean y que es imposible dimensionarlo sin definir primero su geometría, etapa

donde las ecuaciones tienen poco que aportar y donde el arquitecto debe hacer uso de

toda su creatividad.

Gráfico 9. Tres sistemas de protección solar; elementos verticales, horizontales espaciados

regularmente, o su combinación que da como resultado un sistema reticulado.



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Durante el apogeo de la arquitectura moderna se puso mucha atención a la relación

existente entre las edificaciones y el sol, el mismo Le Corbusier en alguna ocasión afirmo:

"Los materiales de la planificación urbana son: el sol, el espacio, la vegetación, el acero y

el concreto. En ese preciso orden y subordinación". Las innumerables variaciones de

sencillos principios de protección solar dieron como resultado edificaciones

supremamente proporcionadas con el lenguaje ortogonal y sobrio propio de la

arquitectura moderna, pero todavía muchos arquitectos siguen creyendo que la única

manera de proteger una edificación del sol es proponer aletas espaciadas regularmente

en disposición vertical u horizontal, cuando la realidad es que casi cualquier forma de

quiebrasol diseñada correctamente permite obtener condiciones de asoleamiento muy

satisfactorias.

La timidez formal en el manejo del sistema de protección solar puede obedecer a

numerosos factores que harían parte de otro estudio, pero la incertidumbre acerca del

funcionamiento de un protector de difícil evaluación es sin lugar a dudas uno de los

inconvenientes que han hecho que muchas de las edificaciones construidas durante los

últimos años hagan uso de sistemas de protección solar tan convencionales,

especialmente ahora cuando los recursos tecnológicos ofrecidos por la industria de la

construcción y las herramientas de cálculo desarrolladas en la actualidad ofrecen

muchísimas más alternativas que las que tuvieron a mano los arquitectos de la primera

mitad del siglo.

Evaluación del asoleamiento

Los principios aplicados para diseñar cualquier sistema de protección solar son

exactamente los mismos que se utilizan para evaluarlo, pero las herramientas de

evaluación y de diseño son diferentes. El diseño y predimensionamiento de un protector

solar es una tarea relativamente sencilla pues basta un diagrama de asoleamiento y una

mesa de dibujo, pero el refinamiento de este diseño y su posterior evaluación no son tan

simples; los conceptos de mecánica, radiación y acceso solar, atenuación atmosférica,

orientación de la edificación y forma geométrica del vano y quiebrasol, hacen que el

número de variables que se deben conjugar sea demasiado alto como para ser

manejadas de manera artesanal.

Hace algunos años autores como Victor Olgyay propusieron métodos manuales que

permitían evaluar el asoleamiento luego de hacer algunas simplificaciones, sin embargo

estas mismas simplificaciones eran las que impedían analizar formas que no obedecieran

a unas características geométricas supremamente restringidas. Quiebrasoles curvos o

triangulares, fachadas inclinadas o cóncavas eran imposibles de evaluar con estos

métodos y si bien es cierto que hoy existen otros métodos manuales para la evaluación

de protectores solares que no implican tantas limitaciones geométricas, rápidamente se

llega a que el tiempo que debe invertirse en la elaboración de los cálculos termina siendo

excesivamente largo, lo que hace poco práctico este tipo de procedimientos.

Para evaluar la calidad de un sistema de protección solar es necesario definir primero

algún parámetro que mida su efectividad. La primera solución que suele proponerse es

calcular la cantidad de energía que alcanzaría a llegar hasta el vidrio que cierra el vano,



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pero los valores calculados de esta manera dependerían del área de la ventana analizada

y por lo tanto un mismo sistema de protección solar aplicado en áreas diferentes daría

como resultado magnitudes diferentes. Si se desea medir la calidad de un protector solar

el parámetro utilizado no deberá depender del área del vano sino únicamente de la

efectividad con que dicho protector bloquea los rayos solares. Por esta razón es

preferible definir un parámetro denominado Factor de Eficiencia de Protección Solar (E),

porcentaje que representa la efectividad con que un sistema de protección solar bloquea

la radiación proveniente del sol y que fue definido mediante las siguientes expresiones:

S = Área Desprotegida ante el sol/ Área total del vano.

El Factor de Sombra es el cociente entre el área desprotegida del vano para una fecha y

hora determinadas y el área del vano analizado. Este factor está comprendido en un

rango entre 0 y 1; valores cercanos a 1 indican que el área desprotegida es muy grande y

que la mayor parte de la radiación que llega hasta la ventana llegaría a la superficie

vidriada; valores cercanos a 0 indican que el área desprotegida es muy pequeña y que

casi toda la radiación sería interceptada por el sistema de protección solar.

I = Radiación Incidente / Radiación Máxima Posible

El Factor de Insolación es el cociente entre la radiación incidente en un determinado

momento del día y la radiación máxima que puede presentarse sobre la superficie

terrestre; su rango de variación también está comprendido entre 0 y 1. Valores de I

cercanos a 1 indican que la cantidad de radiación que incide sobre la ventana es muy

alta y que en caso de que el factor de sombra sea muy bajo las condiciones de

asoleamiento serían bastante desfavorables. Por el contrario valores cercanos a 0

indicarán que la intensidad de radiación incidente es muy tenue.

Finalmente el Factor de Eficiencia de Protección Solar se define como el producto del

Factor de Sombra y el Factor de Insolación E = S * I y tiene a su vez un rango de

variación entre 0 y 1. Un valor de E=0 representa condiciones de asoleamiento altamente

eficientes donde la radiación solar directa no logra cruzar el vano o llegar a la superficie

vidriada, un valor de E cercano a 1 representa condiciones de asoleamiento muy

desfavorables donde gran parte de la radiación solar atravesaría el vano o llegaría hasta

la superficie vidriada. Para el cálculo del factor E se integran las condiciones de

radiación, acceso y obstrucción solares, pero el valor puede calcularse únicamente para

la posición del sol en una fecha y hora determinadas, por lo que es representativo para

un instante particular. Para conocer el comportamiento de un sistema de protección solar

será preciso calcular numerosos valores E que distribuidos adecuadamente a lo largo del

año permitan revelar su eficacia.

Al calcular la eficiencia de protección solar siempre hay una fecha y hora en la cual se

presentan las condiciones de asoleamiento más desfavorables, fecha crítica que es

diferente para cada ventana y que constituye una de las mejores herramientas para

identificar el modo de optimizar un sistema de protección solar. Este valor es importante

para analizar la ventana de manera independiente, pero al comparar varias ventanas ya

no es de ninguna utilidad porque dicha magnitud es representativa únicamente para un

instante particular y no para un comportamiento global; dos ventanas pueden presentar



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un mismo valor máximo pero esto no significa que ambas reciban la misma cantidad de

radiación solar durante todo el año. Por esta razón es preciso definir un segundo factor

denominado Eficiencia Global (EG) que es el cociente -presentado en porcentaje- entre el

volumen bajo la superficie de análisis de la ventana y un volumen utilizado como patrón

de comparación y que tiene un valor de EG=1. Gracias a esto puede compararse la

efectividad de varias ventanas de manera confiable; si una ventana tiene un EG=0.2 y

otra un EG=0.4 podrá asegurarse que la primera tiene el doble de eficiencia que la

segunda.

Procedimiento de evaluación

El sistema utilizado para evaluar la eficiencia de protección solar está constituido por tres

elementos diferentes; el parámetro de medición E, el programa de computador que lo

calcula y el método gráfico que lo representa. El procedimiento es sencillo y comienza

con una visita al sitio para hacer el levantamiento de la ventana y la medición de su

orientación con una brújula, luego se construye en el computador un dibujo

tridimensional del elemento a analizar para ejecutar el programa de computador que

calcula la eficiencia de protección solar y elabora los diagramas tridimensionales de

manera completamente automática. Para el cálculo de estas superficies se aplican las

ecuaciones de la mecánica solar para calcular la posición del sol y la intensidad de

radiación para cada día y hora del año, se mide el área desprotegida para calcular la

cantidad de energía que llegaría al vano y se compara con la que sería obstruida por el

elemento de protección solar. El resultado de esta comparación, hora a hora y día a día,

es una lista de valores numéricos que para facilitar su interpretación son transformados

en coordenadas tridimensionales y más tarde en los diagramas tridimensionales.

Hay dos advertencias que hacer con respecto al sistema de evaluación propuesto; la

primera es que debido a la complejidad matemática implícita en los cálculos de

nubosidad y transparencia atmosférica se optó por omitir ambos factores y calcular

preferiblemente las condiciones de asoleamiento para cielo despejado. Por lo tanto todos

los cálculos se basan en la radiación teórica máxima y no coincidirán necesariamente

con las condiciones medidas en el sitio. La segunda es que para simplificar la

interpretación de los diagramas se trabajó siempre con la Hora Solar Local y no con la

Hora Legal, por lo que hay pequeñas discrepancias entre las horas especificadas en los

diagramas y las que puedan medirse en la realidad.

Interpretación de diagramas

Los diagramas que se presentan más adelante representan la variación del factor de

Eficiencia de Protección Solar para una latitud, orientación y ventana particulares. Para

simplificar las comparaciones entre una y otra edificación todas las evaluaciones

incluidas en la presente investigación fueron elaboradas con los mismos parámetros de

cálculo; intervalos de media hora para cada día analizado e intervalos de siete días entre

una y otra fecha. En la parte inferior izquierda de cada diagrama hay una planta del

diagrama a la que se le ha hecho un corte horizontal a una altura de veinte por ciento

20% (E = 0.20) y que sirve como patrón de comparación entre los diferentes diagramas.

Las zonas donde la cuadrícula desaparece representan los lapsos en los cuales las



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condiciones de asoleamiento sobrepasan este nivel de referencia, nivel donde sólo llega

a la superficie de cerramiento del vano la quinta parte de la radiación solar directa que

podría presentarse sin protector.

En el eje que va de abajo hacia arriba y de izquierda a derecha se representan las fechas

del año comprendidas entre junio 22 y diciembre 31. Solo se representa medio año

porque la trayectoria del sol hace un recorrido doble cada 365 días y basta analizar la

mitad del año para tener en cuenta todas las posibles posiciones del sol. Si se analizaran

los meses entre enero y junio se tendría como resultado un diagrama simétrico al ya

calculado.

En el eje que va de abajo hacia arriba y de derecha a izquierda se consignan las horas

del día en que el sol se encuentra por encima de la línea del horizonte. Comprende un

rango aproximado de 12 horas; entre 6 de la mañana y 6 de la tarde, pero hay diferencias

entre la duración de un día y otro, debido a que la latitud en que se localizan las

edificaciones está varios grados al norte de la línea del Ecuador y por ello los días de

diciembre son ligeramente más cortos que los de junio.

Hacia arriba se representa el factor de eficiencia de protección solar para una fecha y

hora determinadas y tiene un rango de variación entre 0 y 1. Mientras más alto sea el

diagrama mayor cantidad de energía entraría a través de la ventana en caso de no haber

vidrio, o llegaría hasta la superficie vidriada en caso de haberlo, mientras más achatado

sucederá lo contrario. Las zonas donde el diagrama es plano representan los lapsos en

los cuales la fachada esta a la sombra o en los que el protector solar es completamente

efectivo.

Fin del documento.

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