Post on 02-Oct-2018
ILUMINACIÓN NATURAL
La luz, confort, métrica y diseño
Boris Véliz Gómez. Arquitectura Véliz
ILUMINACIÓN
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
ILUMINACIÓN
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
ILUMINACIÓN
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
ILUMINACIÓN
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
ILUMINACIÓN
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
ILUMINACIÓN
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
ILUMINACIÓN
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
ILUMINACIÓN NATURAL
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 trabajar con la recomendación del
software para la latitud.
Métrica
ILUMINACIÓN NATURAL
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
ILUMINACIÓN NATURAL
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
ILUMINACIÓN NATURAL
El método de base geométrico
para calcular la iluminación,
aunque esta reconocido
internacionalmente tiene ciertas
limitaciones:
_Estemétodo 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, o
a 3dmax.
Limitaciones de Ecotect
Ecotect
Radiance
Métrica
Imagen, AutodeskEcoworkshop
ILUMINACIÓN NATURAL
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
Imagen, AutodeskEcoworkshop
ILUMINACIÓN NATURAL
_Las áreas de alta 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
Imagen, AutodeskEcoworkshop
ILUMINACIÓN NATURAL
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
ILUMINACIÓN NATURAL
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
Imagen, AutodeskEcoworkshop
ILUMINACIÓN NATURAL
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
ILUMINACIÓN NATURAL
_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
ILUMINACIÓN NATURAL
_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
Imagen, AutodeskEcoworkshop
ILUMINACIÓN NATURAL
_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
Imagen, AutodeskEcoworkshop
ILUMINACIÓN NATURAL
_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
Neyla, Javier, Arquitectura bioclimática
ILUMINACIÓN NATURAL
_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 de utilidad el uso de
deflectores claros en el techo
de los lucernarios y el control de
la radiación.
Lucernarios
Diseño
ILUMINACIÓN NATURAL
_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
Neyla, Javier, Arquitectura bioclimática
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.
ILUMINACIÓN NATURAL
Diseño
Neyla, Javier, Arquitectura bioclimática
ILUMINACIÓN NATURAL
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
ILUMINACIÓN NATURAL
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
_Neila 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