Las paredes están expuestas a altos niveles de radiación solar, con mayor influencia en el caso de edificaciones de gran altura. Las fachadas este y oeste pueden tener ganancias de calor de hasta 3000 w/m2/día, al percibir en forma perpendicular los rayos solares durante una buena parte del día. Parte de la ganancia de calor es absorbida por los componentes opacos y reirradiada a los ambientes interiores.

Las técnicas utilizadas para controlar el acceso de calor a través de las paredes deben darle prioridad a la orientación, a los elementos de protección solar y a los materiales constructivos. Estas acciones concebidas en forma coherente podrán garantizar una buena calidad térmica en el caso de acondicionamiento pasivo, y un uso racional de la energía cuando se empleen sistemas de aire acondicionado.

La vegetación colocada en elementos verticales absorbe la radiación solar y sombrea los cerramientos. Al mismo tiempo refresca el aire que circunda la envolvente, mediante la transpiración del vapor de agua.

En algunos casos los elementos estructurales y/o volumétricos tales como balcones, techos, galerías, atrios, corredores, pantallas y columnas pueden concebirse para actuar adicionalmente como protectores solares, al proyectar sombra sobre las fachadas.

Figura 71 Gran atrio central que tamiza el calor y la luz en fachadas Edificio Procter & Gamble, Caracas. Arqtos. Diquez, González y Rivas.	Figura 72 Mitigación de las ganancias solares con proyección del techo sobre paredes y galería de acceso Edif. Centro Río de Janeiro. Av. Río de Janeiro. Caracas.

Una estrategia para disminuir las cargas de enfriamiento en edificios de oficinas es el uso de doble fachada, una exterior permeable al aire y que filtre el sol al cerramiento interior de vidrio. Otra técnica es el uso de elementos permeables en áreas de circulación y acceso de manera que ventilen en forma natural, mientras el resto de los espacios funcionan con aire acondicionado, racionalizando de esta manera el uso de la energía eléctrica.

Los tonos y materiales oscuros absorben mayor cantidad de calor, por lo cual el revestimiento exterior de las paredes debe ser de una alta reflectancia. Para lograr esto, las pinturas blancas son las más recomendables, pues reflejan entre un 70% y 80% de la radiación solar incidente. Si se requiere combinar materiales o tonos de colores oscuros, úselos en los elementos menos expuestos al sol o aislados térmicamente del exterior, ya sea en corredores, atrios o galerías.

Figura 75 Los colores claros en paredes permiten rechazar parte del calor incidente

Las propiedades de reflectancia y absortancia para diferentes materiales y acabados de paredes se indican en la tabla a continuación:

Tabla 7 Datos de reflectancia y absortancia para diferentes materiales y pinturas de paredes

La inercia térmica es la capacidad de un componente para almacenar calor, amortiguar su efecto y transmitirlo con desfase hacia el interior de los ambientes; puede expresarse como débil, media y fuerte (ver Mitigación de las cargas de calor solar, pág. 15). La selección adecuada de los componentes deberá tomar en cuenta la orientación, el horario de uso de la edificación y el tipo de acondicionamiento. Por ejemplo, una pared de inercia fuerte, caracterizada por elevada resistencia y gran capacidad calorífica, transmitirá la máxima temperatura al interior con un tiempo de retardo de 8 a 10 horas, con una importante amortiguación de la temperatura externa; mientras que una pared de inercia débil, de baja resistencia y poca capacidad calorífica producirá una temperatura interna máxima muy cercana a la temperatura exterior con un desfase de aproximadamente 2 horas.

Gráfico 10 Esquema del mecanismo de inercia en paredes

Tabla 8 Datos de propiedades termofísicas de materiales y componentes de techo

Según el mecanismo de inercia térmica, un diseño adecuado deberá seguir las siguientes reglas básicas:

Acondicionamiento pasivo
• En edificaciones de uso diurno y nocturno tales como residencias, es aconsejable utilizar paredes con inercia débil o media, que no acumulen calor en el día y de poco desfase, de forma que no se traslade la onda de calor para las horas de la noche cuando los usuarios estén descansado.
• En edificaciones de uso diurno tales como escuelas, es aconsejable utilizar paredes con inercia media o fuerte, de manera que acumulen calor en el día y retarden la onda de calor para las horas de la noche, cuando se evacuará con la ayuda del movimiento del aire y por reirradiación al cielo.

Acondicionamiento activo
• En edificaciones de uso diurno tales como comercios y oficinas es aconsejable utilizar paredes con inercia media a fuerte, de forma que se amortigüe el comportamiento de la curva de temperatura interior y se traslade el pico de la onda de calor hacia la noche, cuando el edificio está desocupado. Una estrategia básica complementaria para este caso es la ventilación natural nocturna.

Figura 76 Ejemplo de diseño y materiales constructivos adecuados para el acondicionamiento activo en el trópico (fuente: Hawai in Design)

Los materiales aislantes presentan propiedades termofísicas de baja capacidad calórica y alta resistencia térmica. En paredes con alta insolación se puede amortiguar la temperatura interior utilizando 2 o 3 cm de aislantes en la cara exterior antes del acabado exterior, como se muestra en la siguiente figura:

Figura 77 Detalle de pared con material aislante (fuente: Basado en Field Guide for Energy Performance, Confort and Value in Hawai Home)

Utilizar barrera radiante contribuye a reirradiar el calor hacia fuera en paredes con alta insolación. Consiste en la colocación de una lámina liviana metálica con bajo poder de emisión y elevado poder reflector (por ejemplo, una hoja de aluminio) en la cara exterior, antes del acabado final. Esta solución debe ser evaluada técnicamente, debido a que en ciertas condiciones la vertiginosa oxidación del metal produce una rápida disminución de su propiedad de reflector de la radiación solar.

Figura 78 Detalle de pared con barrera radiante

Las fachadas de vidrios son tecnologías muy costosas y deben ser utilizadas racionalmente en climas cálidos. Dependiendo de la tecnología de vidrio, éste puede dejar pasar o absorber una gran cantidad del calor incidente del sol y reirradiarlo hacia el interior (ver Ventanas, pág. 77). Debería ser utilizado sólo en fachadas norte y eventualmente en fachadas sur. Su uso indiscriminado y sin protecciones solares no es adecuado para países tropicales; provoca altos costos energéticos y económicos por instalación, uso y mantenimiento de equipos de aire acondicionado.Las fachadas de vidrios son tecnologías muy costosas y deben ser utilizadas racionalmente en climas cálidos. Dependiendo de la tecnología de vidrio, éste puede dejar pasar o absorber una gran cantidad del calor incidente del sol y reirradiarlo hacia el interior (ver Ventanas, pág. 77). Debería ser utilizado sólo en fachadas norte y eventualmente en fachadas sur. Su uso indiscriminado y sin protecciones solares no es adecuado para países tropicales; provoca altos costos energéticos y económicos por instalación, uso y mantenimiento de equipos de aire acondicionado.

Al inclinar los vidrios se atenúa notablemente las irradiaciones solares transmitidas por los cristales. Con ángulos de inclinación de 15° respecto a la vertical (hacia adentro), se obtiene una reducción de las ganancias solares del 14% para ventanas en fachada norte, 28% para orientación este-oeste y 32% para vidrios al sur (Nedianni, 1997). Para obtener atenuaciones del 50% en las fachadas más críticas (este-oeste), se podrían diseñar fachadas de vidrio (curtain wall) con ángulos de 35° respecto a la vertical (135° de la horizontal).

Figura 80 Ejemplo arquitectónico de la inclinación de fachadas Edificio Mirador del Campo de Carabobo. Edo. Carabobo.

Entre las innovaciones para reducir la ganancias de calor al interior a través fachadas de vidrio se encuentra el doble vidrio convectivo. Sistema de enfriamiento pasivo que se combina adecuadamente con los sistemas de acondicionamiento activo para disminuir la potencia y el consumo de energía del aire acondicionado. Consiste en una fachada doble de vidrios ventilada por la parte inferior y superior (como muestra la figura); esto permite que flujos convectivos de aire ascendentes se lleven parte del calor reirradiado.

Los cerramientos exteriores verticales (bloques de ventilación, celosías, enrejillados, calados, etc.) favorecen la ventilación natural de los ambientes interiores y permiten el paso controlado de la iluminación natural.

Figura 82 Combinación de fachadas y cerramientos exteriores permeables Edificio Residencial Alta Florida, Caracas

Los ambientes interiores pueden ser iluminados naturalmente a través de componentes translúcidos y/o permeables en fachadas tales como ventanas, vitrales, aberturas, bloques de vidrios y calados. De esta manera se producen espacios de mayor calidad lumínica y se logra mayor racionalidad energética al combinar luz natural y artificial.

Figura 83 Elemento translúcido en fachada Vitral, UCV. Arq. Carlos Raúl Villanueva.

Para la ubicación de estos elementos en la envolvente deben considerarse las recomendaciones de orientación y protección solar, de forma tal que las ganancias de calor a través de ellos no eleven inadecuadamente la temperatura del aire interior (ver Ventanas, pág. 77).

Figura 84 Fachadas translúcidas Sede de Bodegas Pomar. Arq. Carlos A. Remers Fuente: Revista Entre Rayas, Nº. 26, Sept. 98.