FUNDAMENTACION

La obra arquitectónica debe concebirse en armonía con el clima y con las características socioculturales, económicas y tecnológicas del país, pues sus efectos se reflejan en la calidad de los espacios habitables, el uso racional de la energía y el impacto ambiental. En materia ambiental, las tendencias mundiales exigen normas y patrones que respondan a políticas energéticas cada vez más restrictivas, con lo que se persigue una disminución en las emisiones de gases contaminant es.

Los criterios iniciales de diseño de una edificación definirán su comportamiento futuro, en relación a la demanda de energía. Tal como lo muestra el gráfico, la potencialidad de establecer este comportamiento es mayor al inicio del proceso de diseño, disminuye a medida que se avanza en el proceso y se hace casi nula al finalizar la construcción y el equipamiento. En este último caso, las medidas para ahorrar energía estarán principalmente orientadas a actuar sobre la aplicación de tecnologías de uso y mantenimiento en equipos e instalaciones.

Una edificación de alta calidad arquitectónica puede representar una inversión importante durante el proyecto y la construcción, pero esos no son los únicos elementos a considerar en el costo global. Un criterio amplio de sostenibilidad también toma en cuenta los costos de operación y mantenimiento a lo largo del ciclo de vida de la edificación.
Venezuela no cuenta actualmente con suficientes mecanismos legales y técnicos para responder adecuadamente a esta situación, por lo cual este MANUAL –a través de una serie de recomendaciones prácticas– constituye una respuesta parcial para solventar esta falta.

La edificación debe entenderse como una barrera selectiva entre las condiciones climáticas exteriores y las condiciones ambientales interiores deseadas. La envolvente de la edificación es por lo tanto un filtro que debe excluir las influencias indeseadas, mientras admite aquéllas que son beneficiosas. Las soluciones adecuadas deben por tanto considerar las condiciones climáticas, geofísicas y urbanas, las cuales se han agrupado en tres grandes estrategias para los propósitos de este MANUAL:

• Mitigación de las cargas de calor solar
• Aprovechamiento de la ventilación natural
• Control de la iluminación natural

Estas estrategias servirán de guía para ser aplicadas a cada uno de los diferentes componentes arquitectónicos y de las instalaciones, equipos y mobiliario. Sin embargo, su aplicación dentro del proyecto debe responder a una concepción integradora, coherente y funcional.

MITIGACION DE LAS CARGAS DE CALOR SOLAR

• El sol: la radiación solar directa y difusa llega a la edificación desde el sol y del cielo, así como por reflexión de las superficies cercanas (albedo).
• El aire: en el día el sol aumenta la temperatura del aire exterior por intermedio del suelo y las partículas contenidas en él. En las noches, en ausencia del sol, el aire, por acumulación de calor, mantiene un nivel de temperatura exterior que en el trópico no presenta un gran salto térmico entre el día y la noche.
• Otras fuentes de calor: los usuarios, de acuerdo a su metabolismo y actividad, emiten calor al ambiente. Igualmente, las instalaciones, equipos y electrodomésticos generan calor en mayor o menor medida de acuerdo a su finalidad y su eficiencia.

En el clima tropical, la causa más importante de calentamiento en el interior de las edificaciones es el sol, el cual actúa esencialmente de dos maneras:
• Penetración directa por las aberturas y las superficies vidriadas.
• Calentamiento de los cerramientos exteriores opacos, y transmisión posterior al interior.

En el ambiente exterior tanto la radiación solar como la temperatura del aire obedecen a ciclos de 24 horas que se repiten constantemente. En el exterior, la temperatura del aire y de las superficies externas de la envolvente de la edificación se encuentra a su nivel mínimo antes del amanecer. A medida que el sol se eleva en el cielo la temperatura del aire exterior aumenta hasta que alcanza su valor máximo, y al mismo tiempo se almacena en la envolvente un flujo de calor originado por la radiación solar recibida en forma directa, difusa o reflejada. La envolvente almacena calor en mayor o menor medida y luego lo transmite al interior; este proceso depende de las propiedades termofísicas y características superficiales de los componentes constructivos.El mecanismo de transmisión de calor está asociado a dos conceptos muy importantes:

• Amortiguamiento: representado por la diferencia entre la temperatura máxima interior y la máxima exterior.
• Desfase o retardo: representado por la diferencia en unidades de tiempo, entre la máxima temperatura exterior e interior.

El concepto de masa térmica o inercia térmica de una edificación se refiere a la característica que tiene la edificación en su conjunto de amortiguar el calor que incide sobre ella y transmitirlo al interior con retardo.

• Si la inercia térmica es fuerte, el tiempo de retardo y el amortiguamiento son grandes y se dice que la edificación es pesada.
• Si la inercia térmica es débil, el tiempo de retardo y el amortiguamiento son pequeños y se dice que la edificación es liviana.

La inercia térmica fuerte es adecuada para edificaciones diseñadas para funcionar en horas diurnas con sistemas de aire acondicionado, por ejemplo para edificios gubernamentales y de oficinas.La inercia débil y la media son más adecuadas para edificaciones de uso diurno y nocturno acondicionadas con ventilación natural.Las edificaciones, de acuerdo a las necesidades de uso y de las características climáticas, pueden acondicionarse ambientalmente de manera activa o pasiva. En cualquier caso, una adecuada estrategia de diseño debe seguir los siguientes lineamientos:

• Adecuada implantación, forma y orientación de la edificación.
• Aprovechamiento del contexto urbano y del paisajismo para el sombreado.
• Utilización de protecciones solares y otras técnicas de bloqueo solar.
• Selección de los componentes constructivos opacos en función de su inercia térmica y características superficiales.
• Adecuada selección de tecnologías de ventanas y de fachadas de vidrios.

En el apéndice de este Manual se incluyen tablas con las propiedades termofísicas de materiales y componentes constructivos.

APROVECHAMIENTO DE LA VENTILACION NATURAL

Se denomina ventilación natural al proceso de intercambio de aire del interior de una edificación por aire fresco del exterior, sin el uso de equipos mecánicos que consuman energía tales como acondicionadores de aire o ventiladores. El movimiento del aire se origina por la diferencia de presiones, la cual tiene dos fuentes: gradiente de temperaturas o efecto dinámico del viento al chocar contra la edificación. En las regiones tropicales, el movimiento del aire de origen térmico puede ser despreciable, dada la poca diferencia de temperatura entre el aire interior y exterior. Por el contrario, la fuerza dinámica provee mayor velocidad y remoción del aire a los ambientes interiores, factor de suma importancia para el confort térmico en climas cálidos.

La ventilación natural, utilizada en combinación con el aislamiento, la masa térmica y las protecciones solares, puede reducir o eliminar la necesidad del aire acondicionado en los espacios interiores. Para maximizar las oportunidades de ventilar naturalmente una edificación debe asegurarse un irrestricto acceso a los vientos exteriores. La velocidad del aire en un ambiente está condicionada por la velocidad del viento incidente y de los campos de presión que se generan alrededor de la edificación, los cuales están determinados por la implantación y forma de la edificación, la permeabilidad de las fachadas y la distribución interior de los ambientes.

El comportamiento del aire alrededor y dentro de la edificación está regido por los siguientes principios:

• El movimiento del aire dentro de las edificaciones se basa en el principio básico del «equilibrio de presiones» entre los ambientes. En la medida en que se mantenga una diferencia de presiones, se produce un proceso continuo de circulación del aire.
• Al chocar con la edificación el viento provoca diferencias de presión entre los lados. De esta manera, el aire se desplaza desde la zona de barlovento (presión +) a la de sotavento (presión - ), a través de las aberturas.
• Una forma de la edificación que produzca mayores perturbaciones en el movimiento del viento creará mayores diferencias de presión.
• El aire tiende a entrar por las aberturas de cara a la incidencia del viento y a salir por las aberturas restantes, en función de las dimensiones, de la ubicación y del tipo de ventana.
• Si un ambiente tiene sólo un orificio hacia el exterior, allí se crea una zona neutral donde el aire entra por arriba y sale por debajo, con escasa renovación del mismo.

Para aprovechar eficientemente la ventilación natural, la edificación y los componentes constructivos deben orientarse convenientemente; también deben disponerse aberturas y ventanas que promuevan la ventilación cruzada en el interior de los ambientes.En Venezuela, algunas regiones presentan condiciones de viento y de temperatura del aire que permiten acondicionar los espacios de forma natural sin usar equipos de aire acondicionado. Una apropiada respuesta arquitectónica debe tomar en cuenta además las características de la parcela y del contexto urbano.Las estrategias de diseño pueden resumirse entonces, en las siguientes recomendaciones:

• Adecuada implantación y forma de la edificación para producir mayor movimiento del aire alrededor y dentro de las edificaciones.
• Utilización del paisajismo para canalizar el movimiento del aire dentro de la parcela.
• Ubicación y tamaños de ventanas y/o aberturas que estimulen la circulación yrenovación del aire.
• Alta permeabilidad en las fachadas y en los cerramientos interiores.

CONTROL DE LA ILUMINACION NATURAL

Un adecuado uso de la luz natural requiere un conocimiento de sus propiedades fundamentales, de transmisión y reflexión:

• Transmisión: los cuerpos denominados opacos, al ser expuestos a la radiación solar, bloquean el paso de la luz, por lo que producen sombras detrás de ellos. Otros cuerpos transmiten gran parte de la luz incidente, por lo que se denominan transparentes o translúcidos. La luz incidente se distribuye de tres formas: reflectancia (r), absorbancia (a) y transmitancia (t), las cuales definen las propiedades de los cuerpos, mediante la relación:

r + a + t = 1

En el caso de cuerpos opacos

t = 0 y así r + a = 1

Los materiales translúcidos transmiten gran parte de la luz incidente, pero al interrumpir su trayectoria recta, ésta se dispersa en todas las direcciones y da lugar a la luz difusa.

• Reflexión: es una propiedad asociada al comportamiento de la luz al ser reflejada por una superficie. Si los rayos paralelos de la luz incidente al ser reflejados por una superficie continúan siendo paralelos, se denomina reflexión especular, y la superficie en este caso es un espejo plano. A este tipo de superficie se le aplican las reglas básicas de la óptica geométrica.

En una superficie mate, la luz incidente se refleja en todas las direcciones y produce luz difusa. Con frecuencia, y según el material y el color de la superficie, se producirá fundamentación una mezcla de las reflexiones especular y difusas, por lo que se generan dos tipos de reflexiones denominadas semidifusa y dispersa.Materiales y colores de una alta transmitancia y/o reflectancia son factores de diseño determinantes para el aprovechamiento de la iluminación natural y para racionalizar el consumo de energía. La propiedad de reflexión de los espejos permite su utilización práctica en la arquitectura para la conducción o redistribución de la luz natural, como en el caso de los ductos de iluminación y bandejas solares.En Venezuela, por ser un país ubicado en el trópico, el criterio de diseño prevaleciente debe estar orientado a un buen aprovechamiento de la abundante luz natural con un buen control de la radiación térmica (calor) que la acompaña. Esta acción produce ambientes de mayor calidad térmica y, en el caso de acondicionamiento activo, menor consum o de energía de enfriamiento.

En resumen, una estrategia adecuada para el aprovechamiento controlado de la luz natural debe estar basada en las siguientes recomendaciones:

• Orientación y protección de las ventanas y otras aberturas, con parasoles, aleros, celosías, persianas u otro medio de bloqueo de las ganancias solares.
• Uso de cristales de alta tecnología que permitan una apropiada transmisión de luz natural con una controlada ganancia de calor solar.
• Ubicación y tamaños adecuados de las ventanas y otras aberturas en función del uso y proporciones volumétricas del ambiente.
• Utilización de acabados finales interiores de colores claros y reflectivos.
• Empleo de superficies reflectantes para reorientar la luz, y dotar los ambientes de mayor y mejor iluminación natural.
• Control del deslumbramiento exterior e interior de las edificaciones.