ANTEPROYECTO TESIS MAGISTER
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Página 1 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
UNIVERSIDAD DEL BÍO-BÍO
FACULTAD DE ARQUITECTURA, CONSTRUCCIÓN Y DISEÑO
Efectos de las protecciones solares sobre la incidencia solar y la iluminación natural en edificaciones educacionales para clima
tropical.
TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGÍSTER EN HÁBITAT SUSTENTABLE Y EFICIENCIA ENERGÉTICA
AUTOR
Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROFESORES GUÍA
Maureen Trebilcock Arq. MA. PhD
Beatriz Piderit Arq. MA, PhD UC Louvain
CONCEPCION, 2012
Página 2 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
INDICE 2
RESUMEN 4
CAPITULO 1. INTRODUCCION
1.1 Presentación. 5
1.2 Objetivos de la investigación. 7
1.3 Método. 8
CAPITULO 2. La arquitectura bioclimática y el contexto climático Venezolano.
2.1 Estrategias de diseño pasivo bioclimático en el trópico. 10
2.2 La experiencia arquitectónica de las edificaciones escolares públicas en Venezuela.
14
2.3 La variable bioclimática en el diseño y construcción de edificaciones educativas
18
2.4 Normas y recomendaciones para el diseño de edificaciones educativas según la Fundación de Edificaciones y Dotaciones Educativas (F.E.D.E)
20
2.5 La relación entre la eficiencia energética y el diseño arquitectónico. Contexto energético venezolano.
25
2.6 La propuesta arquitectónica bioclimática de Carlos Raúl Villanueva.
29
CAPITULO 3. Casos de estudio.
3.1 El clima en la ciudad de San Cristóbal. 32
3.2 Liceo Ezequiel Zamora. Descripción. 36
3.2.1 Características de implantación del edificio respecto al asoleamiento.
41
3.2.2 Características de los elementos de protección solar existentes.
44
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3.2.3 Efectos de las protecciones solares existentes sobre la radiación solar y la iluminación natural
45
3.2.4 Análisis de los resultados. 55
3.3 Edificio “C” de la Universidad Nacional Experimental del Táchira. Descripción
57
3.3.1 Características de implantación del edificio respecto al asoleamiento.
61
3.3.2 Características de los elementos de protección solar existentes.
64
3.3.3 Efectos de las protecciones solares sobre la radiación solar y la iluminación natural
66
3.3.4 Análisis de los resultados. 81
CAPITULO 4. Propuestas, simulaciones y comparaciones.
4.1 Simulación de las propuestas de mejoras en los elementos de protección solar y sus efectos sobre la radiación solar e iluminación natural en los casos de estudio.
84
4.1.1 Propuestas de mejoras de las protecciones solares para el Liceo Ezequiel Zamora
85
4.1.2 Propuestas de mejoras de las protecciones solares para el edificio “C” de la UNET
101
CAPITULO 5. Conclusiones y recomendaciones. 120
REFERENCIAS 125
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Resumen
Para el clima tropical venezolano los principios de protección solar en las superficies acristaladas y muros así como el aprovechamiento de la iluminación natural son dos de los criterios que conforman un diseño pasivo bioclimático. Sin embargo, lograr una protección solar efectiva sin comprometer los niveles de iluminación adecuados se convierte en un reto más aun si se trata de edificaciones de uso educacional. Por ello en la presente investigación se muestran los resultados de las simulaciones ambientales realizadas a dos edificaciones educacionales ubicadas en la ciudad de San Cristóbal, Venezuela, con características diferentes en cuanto a implantación y orientación de sus fachadas pero que tienen en común el empleo de protectores solares en sus ventanas. Se utiliza el software Autodesk Ecotect para simular el efecto que ellos producen sobre la radiación solar y la iluminación natural en espacios significativos de cada edificación estudiada. Luego se proponen algunas mejoras a éstos elementos y se someten de nuevo a una simulación mostrando los resultados en unas tablas comparativas de la situación inicial vs la mejorada. Se concluye comprendiendo que para el contexto climático venezolano las protecciones solares deben diseñarse e incorporarse obligatoriamente pero de manera particular a la orientación de cada fachada.
Protecciones solares – simulación ambiental – edificaciones educacionales – clima tropical.
Summary
For the Venezuelan tropical weather the principals of solar protection in crystal and wall facades as well as the improvement of natural illumination are one of the main criteria that should be part of passive bioclimatic design. However the achievement to maintain an effective solar protection without compromises the appropriated levels of natural illumination it turns to be quite a challenge especially in educational buildings. Thus the present research shows the results of environmental simulations perform on two of the educational buildings located in San Cristobal, Venezuela. With different characteristics such as orientation and implantation of its facades but they have in common the use of solar protectors in its windows. Using Autodesk Ecotect to simulate the effect they produce on solar radiation and natural illumination in significant spaces inside of each building in studied. After the proposal of new upgrading of these elements again subjected to a simulation showing the results in comparative tables of the initial and the upgraded situation. I conclude comprising that in the Venezuelan climatic context solar protectors must be design and incorporated in a mandatorily fashion but in a particular way of the orientation of each façade.
Solar protections - environmental simulation - educational buildings - tropical weather.
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CAPÍTULO 1: INTRODUCCION
1.1 Presentación:
La condición climática de Venezuela favorece el uso de los recursos naturales como el sol
y el viento como generadores de confort en las edificaciones. El uso eficiente de la luz
natural en el interior de los espacios es parte de las estrategias bioclimáticas para
producir edificaciones que hagan uso eficiente de la energía. Esto quiere decir que existe
una estrecha relación entre el ahorro energético y las condiciones de iluminación interior.
En el caso de las edificaciones educacionales, el aprovechamiento de la luz natural tiene
mayor interés, pues se requieren de niveles adecuados para propiciar un proceso de
enseñanza aprendizaje óptimo en cualquier nivel educativo. Ahora bien, aprovechar al
máximo la luz natural no es equivalente a permitir el acceso directo de la radicación solar
al interior de los espacios tal como queda evidenciado en edificaciones en el país. Para
Siem y Sosa (2004) en Venezuela se está generando una arquitectura “incompatible” con
las variables geoclimáticas a través de la incorporación indiscriminada de criterios de
diseño y tecnologías que responden a tendencias foráneas que han dado como resultado
edificaciones que desatienden los requerimientos climáticos, culturales y tecnológicos.
Entre otras cosas, esto se debe a un desconocimiento generalizado de aplicación de
estrategias pasivas para controlar esta incidencia, las cuales deben ser planteadas desde
el inicio del proceso de diseño, en su fase conceptual, y sobre las cuales tiene mayor
dominio el arquitecto. Dentro del planteamiento de una arquitectura bioclimática en el
trópico una edificación se comporta más eficientemente combinando la protección solar
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en las fachadas y superficies vidriadas expuestas al sol junto con una adecuada forma y
operatividad de las ventanas, por lo que un desequilibrio entre éstos genera espacios
vulnerables a una incidencia solar directa y por ende un recalentamiento del espacio.
Por ello, en la presente investigación se pretende analizar el desempeño de la iluminación
natural en dos edificaciones de uso educacional, construidas en la misma ciudad de san
Cristóbal aunque con orientaciones diferentes respecto al sol. De igual forma, se pretende
analizar la efectividad de los elementos de protección solar en las fachadas para
minimizar la incidencia solar directa sobre las mismas y hacia el interior de los espacios.
El primer caso, es el Liceo Bolivariano Ezequiel Zamora destinado a la formación de
educación media, de construcción reciente (2010) basado en la Normas y
Recomendaciones para el Diseño de Edificaciones Educativas según la “Fundación de
Edificaciones y Dotaciones Educativas, F.E.D.E” donde se dictan criterios para la correcta
implantación de los edificios de uso educacional así como recomendaciones para mitigar
la incidencia solar a través de protecciones en fachadas y la promoción de la ventilación
natural cruzada en los espacios. El segundo caso de estudio se trata del edificio C
ubicado dentro del campus universitario de la Universidad Nacional del Táchira (UNET)
cuya construcción data de 1987 a 1989 aproximadamente destinado al uso de aulas,
laboratorios y oficinas administrativas.
Se pretende estudiar el efecto de las protecciones solares en fachadas para las
edificaciones educacionales que minimizan la incidencia de la radiación solar directa al
interior de los espacios y observar el comportamiento de la calidad de la iluminación
natural en los mismos. Para tal fin se diagnosticará la situación inicial realizando la
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simulación de los dos edificios objetos del estudio los cuales poseen orientaciones
distintas pero que tienen en común el uso de protecciones solares, y luego aplicar
propuestas de mejoras las cuales serán simuladas nuevamente. A través de las
simulaciones y las comparaciones de los resultados entre la situación inicial y la
mejorada, se pretende generar recomendaciones de diseño específicas con respecto a la
orientación de las edificaciones así como la disposición de los protectores solares en las
ventanas de manera óptima y de acuerdo a la orientación. Estos resultados pueden
complementar los criterios planteados en la actual normativa que dicta criterios para el
diseño de edificaciones educacionales en el país.
1.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN:
GENERAL:
Estudiar el efecto de las protecciones solares sobre la incidencia de la radiación
solar y la iluminación natural en edificaciones educacionales para clima tropical.
ESPECIFICOS:
1. Revisar el estado del arte referente a estrategias bioclimáticas de protección solar
e iluminación natural aplicables al clima tropical.
2. Reseñar la evolución de las edificaciones educacionales en el país y la
incorporación de la variable bioclimática.
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3. Estudiar través de simulaciones el efecto de las protecciones solares y su
incidencia en la iluminación natural y el asoleamiento en dos edificaciones
educacionales ubicadas en el clima tropical venezolano.
4. Proponer mejoras en las protecciones solares de los casos de estudio y comparar
la situación inicial versus la situación mejorada a través de la simulación en el
software Autodesk Ecotect.
1.3 METODOLOGÍA:
El proceso de la investigación comienza con una revisión documental para generar
el marco donde se abordarán los diferentes temas que servirán como soporte teórico.
Paralelamente, se escogen 2 edificaciones de uso educativo como objetos de estudio
para realizar las comparaciones a través de simulaciones con el software Autodesk
Ecotect y conocer su comportamiento respecto al asoleamiento y las condiciones de
iluminación natural. Esta situación inicial servirá para diagnosticar los principales aspectos
a mejorar respecto a las 2 variables nombradas anteriormente. Posteriormente,
relacionando los criterios teóricos planteados se pretende realizar el modelado de las
diferentes propuestas para luego simularlas de nuevo y establecer las comparaciones
entre la situación inicial y la mejorada. Los resultados obtenidos aportarán soluciones para
mejorar u optimizar las condiciones de protección solar y los niveles de iluminación
natural.
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Figura 1: Esquema de metodología. Elaboración propia
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CAPÍTULO 2. La arquitectura Bioclimática y el contexto climático Venezolano.
2.1 Estrategias de diseño pasivo bioclimático en el trópico:
Para Sosa y Siem (2004) 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.
Venezuela se localiza entre 1° y 12° de latitud norte, en la zona intertropical de
bajas presiones ecuatoriales. Posee un clima que a grandes rasgos se caracteriza por
una poca variación entre una estación de lluvia (mayo a octubre) y otra seca (noviembre a
abril) con una humedad relativa alta a lo largo de todo el año. Las temperaturas medias
varían entre 23°C y 29°C, y presentan pocas variaciones entre el día y la noche. La
distribución de las temperaturas media, máxima y mínima en función de la altitud
constituye el criterio básico que ha permitido establecer cuatro zonas climáticas en
Venezuela:
NIVEL Intervalos de altitud en msnm
Zona 1 (de tierras bajas continentales) Menores a 250mts
Zona 2 (norte costera) 250 a 500mts
Zona 3 (de altitud templada) 500 a 2000 mts
Zona 4 (de altitud fría) Mayores a 2000 mts
Tabla 1: Zonas climáticas en función de la altitud en Venezuela. FUENTE: Manual de diseño para edificaciones energéticamente eficientes en el trópico. IDEC/FAU/UCV
En la zona 1 La temperatura media anual ronda de 23 °C a 29 °C, un ejemplo de este
clima son las ciudades de Maracaibo (árido) o Guanare (de sabana). En la zona 2, las
temperaturas oscilan entre 18 °C a 23 °C, siendo un ejemplo del clima propio de ciudades
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como Caracas y Mérida. La zona 3, tiene variaciones de temperatura entre 14 °C a 18 °C,
propios de ciudades como la Colonia Tovar y Timotes; y la zona 4 con temperaturas
inferiores a 14°C.
Figura 2: Mapa de las zonas climáticas en Venezuela. El círculo muestra la ubicación aproximada de la ciudad de San Cristóbal, Estado Táchira. FUENTE: www.atlas.com.ve
Por ello, extraer beneficios de las condiciones climáticas particulares y de los
recursos naturales da como resultado una adecuada interacción entre la arquitectura y su
medio ambiente, creando condiciones propias en función de un mejor confort interior.
Debe entenderse entonces el edificio como una barrera selectiva entre las condiciones
climáticas exteriores y las condiciones ambientales interiores deseadas siendo la
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envolvente un “filtro” que debe excluir las influencias indeseadas mientras admite aquellas
que son beneficiosas.
Lo anteriormente dicho demuestra la importancia de comprender que el diseño
bioclimático busca la producción de edificios adaptados a su propio clima, donde los
criterios iniciales de diseño definirán su comportamiento a futuro en relación a la demanda
de energía y donde se debe utilizar con acierto las transferencias naturales de calor (hacia
y desde el edificio) y los recursos que la naturaleza ofrece (sol, viento, vegetación, tierra,
temperatura ambiental) con la intención de crear condiciones de confort físico y
psicológico limitando el uso de sistemas mecánicos de calefacción o climatización.
En Venezuela, se pueden aplicar 2 soluciones adecuadas al clima tropical para
generar en las edificaciones condiciones adecuadas de protección solar y un
aprovechamiento óptimo de la iluminación natural. Estos criterios son:
2.1.1 El Control Solar
En el clima tropical, la causa más importante de calentamiento en el interior de las
edificaciones es el sol, el cual se activa esencialmente de dos maneras: penetración
directa por las aberturas y superficies vidriadas y el calentamiento de los cerramientos
exteriores opacos y su posterior transmisión al interior de los espacios. 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
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por la radiación solar en forma directa, difusa o reflejada. La envolvente por su parte
almacena calor en mayor o menor medida y luego la transmite al interior, proceso que
depende de las propiedades termofísicas y características superficiales de los
componentes constructivos. Para lograr un efectivo control del sol en las edificaciones, se
deben seguir como estrategias de diseño 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.
- Adecuada selección de tecnologías de ventanas y de fachadas de vidrio.
2.1.2 La iluminación natural
Parte de las bondades del clima tropical es la iluminación natural con que se cuenta
diariamente a lo largo del año, la cual se recibe de manera directa en las fachadas
orientadas al este y oeste, y de manera difusa en las orientaciones norte y sur debido a
las múltiples reflexiones de la luz en la bóveda celeste. En Venezuela por ser un país
tropical, 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. Esto produce ambientes de mejor confort interior y en caso de
acondicionamiento activo un menor consumo de energía para enfriamiento. Se trata
entonces, de un aprovechamiento controlado de la luz natural para lo cual se pueden
establecer las siguientes estrategias:
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- Orientación y protección de las ventanas y otras aberturas con parasoles, aleros,
celosías, persianas u otro medio de bloqueo de las ganancias solares.
- 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.
Como se puede ver, el control o la aplicación de las dos estrategias nombradas
anteriormente se tiene durante la fase de diseño, es decir, en el proceso de
conceptualización que realiza el proyectista, lo que garantiza un buen comportamiento del
edificio una vez construido.
2.2 La experiencia arquitectónica de las edificaciones educacionales públicas en
Venezuela.
El estado, ha sido el principal promotor de la producción de edificaciones
educacionales en Venezuela. La Ley de Educación de 1940 hace hincapié en la figura del
Estado-Docente como mecanismo de civilización e inclusive eleva el tema de la
educación a la categoría de precepto constitucional. Por tanto, plantea que es su
responsabilidad a todos los niños de edad escolar en el proceso educativo con todos los
compromisos colaterales que esto implica, entre ellas la construcción de edificaciones
apropiadas.
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Por tratarse de una política de estado el proceso de construcción de planteles
educativos, se obtiene como resultado una diversidad de estilos tipológicos que
corresponden a diversas épocas y momentos políticos que se vivieron en el país,
quedando algunos en pie hasta el presente. Hasta 1936 el concepto del edificio escolar
era generalmente aplicado a cualquier vivienda bien o mal adaptada para este fin. A partir
de esta fecha y hasta 1948 en el marco de un proceso político de apertura democrática
ocurre un cambio significativo y profundo en la concepción de las edificaciones educativas
realizándose la mayor inversión en construcciones educacionales que se mantiene hasta
la fecha. Durante el siguiente decenio bajo la influencia de una dictadura militar se
realizaron grandes inversiones en construcciones para la formación del individuo. Luego
del año 1958, se marca el inicio del actual período democrático y se desarrolla un proceso
de racionalización, normalización de espacios y sistemas constructivos que permitirían
crear proyectos tipo adaptados a los distintos niveles educativos en cualquier terreno.
Arquitectónicamente a partir de 1940, se destaca la creación del Programa
Nacional de Concentraciones Escolares (llamado oficialmente Grupos Escolares)
destinados a los barrios populares y a las ciudades importantes del país. Un grupo escolar
era la fusión organizativa y espacial de 2 escuelas: una de varones y otra de hembras,
donde se asumía la simetría del conjunto como criterio básico en las organizaciones
arquitectónicas de los edificios.
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Figura 4: Plantas de distribución de dos modelos de grupo escolar. FUENTE: la experiencia arquitectónica de los grupos escolares en el Táchira 1935 -1958
Estos grupos escolares se convierten en un modelo a respetar a nivel nacional, ya
que se vislumbraban como la única solución para el cumplimiento del déficit de población
escolar atendido frente a la demanda presentada. Esto da como resultado una
construcción en serie, donde se agilizan y se mejoran los procesos constructivos, se
aumenta el nivel de especialización de los obreros y se disminuyen los costos, pero en
contraposición la repetición de una misma escuela trae como consecuencia la no
consideración de condiciones sociales, culturales y ambientales de cada región y lugar del
país.
En el año de 1976 por decreto presidencial se crea la “Fundación de Edificaciones
y Dotaciones Educativas, F.E.D.E” con la misión de atender adecuadamente las
necesidades de la planta física educativa de las etapas primaria (de primero a sexto
N
N
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grado) y secundaria (de primero a quinto año de bachillerato) en todo el país. A partir de
su creación se inicia una etapa de investigación en la cual se desarrollan los instrumentos
de evaluación de la planta física escolar y las Normas y Especificaciones para
Edificaciones y Dotaciones Educativas con la finalidad de racionalizar el proceso de
planificación, diseño y construcción de las edificaciones escolares estableciendo las
disposiciones básicas y complementarias necesarias en dicho proceso. Contienen
información sobre las capacidades operativas óptimas en los niveles educativos de
preescolar y educación básica, los índices en metros cuadrados por alumno para terreno,
construcción y áreas exteriores y las condiciones mínimas de confort y seguridad. Por otra
parte, se construyen prototipos de escuelas con sistemas prefabricados nacionales e
internacionales existentes en el mercado dando origen a los sistemas constructivos
especiales para edificaciones educativas. En esta etapa se comenzó a desarrollar el
Programa Nacional de Conservación y Mantenimiento.
En el año de 1985 FEDE comienza su etapa de ejecución en la que se suscriben
innumerables convenios de conservación, mantenimiento y reparación de escuelas con
comunidades educativas; se elaboran gran cantidad de proyectos y se construyen un
importante número de planteles. Basada en la experiencia acumulada, la Fundación ha
propuesto una “estrategia para la eficiencia de la Planta Física Educativa” la cual
establece un proceso coherente de todas las etapas de atención del conjunto escolar
como son: la planificación, la programación, el diseño, la construcción y el mantenimiento,
que al ser aplicada de forma secuencial sistemática y contínua garantiza a los entes
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ejecutores un óptima inversión de los recursos y a las comunidades educativas
edificaciones acordes con las características físico-espaciales que requieren una
adecuado proceso de enseñanza-aprendizaje.
2.3 La variable bioclimática en el diseño y construcción de edificaciones
educativas.
Como se dijo anteriormente, el proceso de creación de las edificaciones escolares
está marcado por las diferentes experiencias políticas vividas en el país partiendo del
hecho que ha sido el Estado su principal promotor. Las diferentes respuestas
arquitectónicas planteadas a partir de 1940 traen consigo la incorporación de la variable
del diseño bioclimático implícito en cada proyecto. Para entonces, es el Arquitecto Carlos
Raúl Villanueva quien en 1941 con el grupo escolar Gran Colombia rompe los esquemas
tradicionales hasta la fecha y utiliza por primera vez en edificios escolares el lenguaje de
la “arquitectura moderna” y organiza la edificación en 3 cuerpos funcional y formalmente
distintos, generando patios y áreas deportivas. Las aulas las diseña bajo el esquema de
“aula abierta” adaptándolas al clima tropical.
Figuras 5 y 6: Grupo Escolar Gran Colombia 1939-1942. Fuente: centenariovillanueva.web.ve
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Es propio de cada Grupo Escolar la sistematización arquitectónica, entendida
como el conjunto de normas y principios reunidos que conforman un cuerpo y aplicados a
la construcción de edificios escolares. Se denota así la edificación como un elemento
importante de gran valor que colabora con hacer más efectivo el proceso educativo. Y
para que este proceso se dé se toman en cuenta algunos elementos arquitectónicos que
se enfocan en el confort interior de los espacios. Por ejemplo: las dimensiones de las
ventanas se determinan como la quinta parte de la superficie del piso del salón o aula de
clase. Se utilizan regularmente las ventanas de “romanillas” o “lamas” para controlar la
entrada de aire y siempre se ilumina el aula naturalmente y por la izquierda debido a la
posición diestra del niño al escribir.
También se denota en este proceso de estandarización otros aspectos como el
color de las paredes, el piso y el tamaño y color del mobiliario; pero todas estas
disposiciones son susceptibles a cambios y por lo tanto no se tomaban como criterios
obligatorios por lo que su implementación variaba de una edificación a otra.
Con la creación de F.E.D.E. en 1976, la variable ambiental en las edificaciones
escolares se toma en cuenta y se reflejan en las Normas y Especificaciones para
Edificaciones y Dotaciones Educativas creadas en 1985. En éste documento menciona
que se deben evaluar las características climáticas de la región donde será implantado el
proyecto, en virtud de que los factores naturales afectan a la edificación incluyendo el
confort térmico, acústico y lumínico de los ambientes. En estas normas se dictan pautas
sobre la ubicación de las edificaciones en el terreno para aprovechar los vientos de la
mejor manera posible, se explica la orientación más adecuada que deberán tener las
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edificaciones a fin de controlar la radiación solar incluso se especifica las dimensiones de
las aberturas de las ventanas, entre otros.
Figuras 7 y 8: Gráficos ilustrando los criterios de implantación y ventilación según Norma FEDE en 1985.
FUENTE: Normas y recomendaciones para el diseño de edificaciones educativas. FEDE
2.4 Normas y recomendaciones para el diseño de edificaciones educativas según
FEDE.
Con la actualización de este documento en el año 2007, se deroga su predecesor
de 1985 denominado “normas y especificaciones para edificaciones y dotaciones
educativas”. El actual, fué elaborado por la Gerencia de Proyecto de FEDE y está
estructurado en 230 páginas, distribuidas en nueve capítulos y sirve de guía para el
diseño de un edificio escolar o un conjunto educativo, así como los basamentos
normativos por los cuales se rigen este tipo de construcciones. En estas normas, se
destinan los capítulos 3 y 4 a consideraciones para el diseño tomando en cuenta los
factores climáticos propios del país. En el capítulo 3, se definen las regiones y tipos de
clima que tiene Venezuela, la arquitectura regionalizada, los efectos del clima sobre el
edificio escolar, la orientación respecto al asoleamiento y los materiales y técnicas de
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construcción. En este sentido se hace la salvedad que la orientación óptima es norte,
noreste, noroeste. En caso que la orientación resultante sea este-oeste por razones del
contexto deben solucionarse los problemas de asoleamiento con elementos
arquitectónicos como toldos, parasoles, persianas entre otros.
En el capítulo 4, se describen algunas recomendaciones para el diseño interior de
los espacios referido a la ventilación e iluminación natural, el confort acústico y el confort
térmico. Estos criterios se basan en imágenes descriptivas orientadas a comprender un
principio de diseño específico como por ejemplo las protecciones solares y sus diferentes
modalidades (horizontales, verticales, a través de la vegetación entre otras)
Parasol horizontal fijo
Parasol compuesto
Parasol vertical móvil
Parasol con lamas
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Parasol vertical. Vista en planta
Figura 9: Diferentes recomendaciones de parasoles para las ventanas. FUENTE: Normas y recomendaciones para el diseño de edificaciones educativas. FEDE
Los parasoles según la norma se deben colocar por la parte externa de los
cerramientos y separados de éstos al menos 30cm con la finalidad de generar una
cámara de aire para refrescamiento de las corrientes de aire antes de entrar al recinto.
Referente a la iluminación natural, la norma destaca que las aberturas dispuestas
adecuadamente deben proporcionar luz natural uniforme sobre los planos de trabajo en
todo el ambiente, por lo que no deben colocarse de forma seccionada en las paredes.
Figura 10: Disposición correcta de la iluminación por superficies vidriadas contínuas. FUENTE: Normas y recomendaciones para el diseño de edificaciones educativas. FEDE
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También, la norma muestra un ábaco para determinar la altura óptima de los
entrepisos (altura libre interior de piso a techo) respecto al ancho de los espacios
destinados a la docencia, es decir, las aulas.
A. ALTURA MEDIA DESDE EL NIVEL DE PISO ACABDO HASTA LA PARTE SUPERIOR DE LAS VENTANAS.
B. PROFUNDIAD DEL ESPACIO MEDIDO DESDE LA PARED CON VENTANA.
Figura 11: Ábaco para determinar niveles de iluminación óptima en las aulas relacionando la altura de los
entrepisos respecto al ancho del recinto. FUENTE: Normas y recomendaciones para el diseño de edificaciones educativas. FEDE
Sin embargo, estas estrategias mostradas carecen de una descripción técnica de
medidas, materialidades y cuál de ellas utilizar de acuerdo a la orientación exacta. Sin
embrago, se puede decir que comprendiendo el principio básico de éstos criterios o
lineamientos generales, se pueden producir desde el diseño edificaciones con criterios
bioclimáticos, ya que le dictan al proyectista pautas claras y digeribles para afrontar el
proyecto.
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Un referencial normativo en Venezuela para determinar los niveles de iluminancia
óptimos en los espacios de acuerdo a las actividades o tareas es la Norma COVENIN
2249-93. La Comisión Venezolana de Normas Industriales (COVENIN) fue creada en
1958 y es el organismo encargado de programar y coordinar las actividades de
Normalización en el país. La norma 2249-93, establece los valores de iluminancia media
en servicios recomendados como iluminación normal, para la obtención de un desempeño
visual eficiente en las diversas áreas de trabajo y para tareas visuales específicas bajo
condiciones de iluminación natural. La siguiente tabla, muestra los valores recomendados
en la norma para las actividades desarrolladas dentro de un salón de clase:
AREA O ACTIVIDAD ILUMINANCIA (LUX)
TIPO DE ILUMINACIÓN A B C
Salón de clases de uso general
500 750 1000 L
Tabla 3: Niveles de iluminancia para un salón de clases según Norma COVENIN Venezolana. FUENTE:
COVENIN 2249:93. Norma Venezolana sobre iluminancias en tareas y áreas de trabajo. 1ra revisión
Según la gama de valores recomendados, se especifica que niveles por encima
del indicado como valor superior “C” probablemente supongan un exceso de iluminación,
y que niveles por debajo del indicado como valor mínimo “A” pueden significar un
desempeño visual menos eficiente. Los valores medios “B” corresponden a la iluminancia
media recomendada de acuerdo a los requisitos visuales de la tarea. Los valores de
iluminancia media en servicio se refieren a la totalidad del interior o áreas (iluminancia
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General), o a una parte específica del sitio donde se realiza la tarea o actividad
(Iluminancia Local). En algunos casos se pueden considerar sistemas de niveles
múltiples, de control variable o ambos a fin de acomodar las tareas con necesidades
visuales distintas de una forma que resulte económico el consumo de energía.
2.5 La relación entre la eficiencia energética y el diseño arquitectónico. Contexto
energético nacional.
En el contexto mundial, estadísticamente se plantea que alrededor del cuarenta
por ciento de la energía total consumida se destina a las edificaciones, siendo las
viviendas, oficinas, establecimientos de ocio o sedes publicas quienes mayor consumen, y
dentro de ellas un promedio del cincuenta al setenta y cinco por ciento está destinado al
acondicionamiento térmico para producción de frío o calor, seguido de la iluminación y
calentamiento de agua para servicio sanitario. En Venezuela, entre los años 2008 y 2010
se generó una severa crisis eléctrica a nivel nacional que obligó al Gobierno a crear
instrumentos normativos como el Decreto de Emergencia Eléctrica N° 7228 donde se
explica un plan de racionamiento en el Distrito Capital, enfocado a la reducción del
consumo de energía y la promoción de programas de uso racional de la misma. Parte de
este problema, se debe a los altos niveles de consumo que se produce en la población
promovidos por hábitos de consumo inadecuados. Hernández (2009) establece que el
consumo mundial per cápita de electricidad fue de 3010 kwh/hab en 2009, mientras que
en Venezuela se evidenció un consumo de 4234 kwh/hab, un 38% superior al promedio
mundial, estando por encima de Colombia y 1000 Kwh/hab por encima de Chile. Otro
Página 26 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
elemento de importancia tiene que ver los con los costos de la tarifa eléctrica (congelada
desde el 2002) debido a la condición de Venezuela como productor de energía hidro y
termoeléctrica porque, al igual que otros servicios, la electricidad está subsidiada. Por
ejemplo, 1 Kw/h en Colombia tiene un costo de 0,30 bsf (0.06 USD), mientras que en
Venezuela los primeros 200 Kw/h que consume cada persona equivalen a 0,08 bsf (0.01
USD), tomando como referencia la tasa actual de cambio de 4,30 Bs por Dolar.
Figura 12: Demanda de electricidad por habitante en los últimos 11 años. Fuente: caveinel/SEN/INE
En cuanto al consumo de energía por las edificaciones en Venezuela, sólo el
sector público (o sector oficial) consume un 14% del total producido1. Dentro de éste
rango, el destinado a oficinas puede alcanzar hasta un 46% de consumo sólo en los
sistemas de aire acondicionado, representando un aproximado de 106.629 kwh/mes, y los
sistemas de iluminación un 21% que representa unos 48039 Kwh/mes.
1 El sector público en Venezuela es el conjunto de organismos públicos y autónomos, instituciones, empresas, y personas
que realizan alguna actividad económica en nombre del Estado y que se encuentran representados por el mismo, es decir,
todas aquellas actividades que el Estado posee o controla.
Página 27 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Figura 13: Consumo eléctrico en oficinas. Fuente: Manual de diseño para edificaciones energéticamente eficientes en el trópico. IDEC-FAU-UCV
De allí, que en el marco de la crisis eléctrica presentada, el Gobierno obligara a
través del Decreto N° 6992 a reducir el consumo del 20% en éste sector en el año 2010, a
través de medidas de orden técnico y administrativo con acciones tales como la
sustitución de luminarias, equipos obsoletos, control de horas de encendido y apagado de
los aires acondicionados así como regular la temperatura de los mismos.
Por ello, una consecuencia del consumo desmedido de electricidad, se debe a la
generación de una arquitectura poco adaptada al clima. Siem y Sosa (2004) plantean que
en el país se está generando una arquitectura “incompatible” con las variables
geoclimáticas a través de la incorporación indiscriminada de criterios de diseño y
tecnologías que responden a tendencias foráneas que han dado como resultado
edificaciones que desatienden los requerimientos climáticos, culturales y tecnológicos.
Con el fin de adaptarse a la nueva realidad eléctrica nacional, desde hace unos años se
vienen gestando varios documentos de importancia para el uso racional de la energía en
Página 28 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
las edificaciones. Se tiene la experiencia en 2004 del Manual para diseño de edificaciones
energéticamente eficientes en el trópico creado desde el Instituto Experimental de la
Construcción (IDEC) de la Facultad de Arquitectura y Diseño de la Universidad Central de
Venezuela. Otro instrumento de importancia se refiere a la Normativa de Calidad Térmica
de las edificaciones para Maracaibo, el cual se viene aplicando desde 2005. Y
recientemente en diciembre 2011 el Gobierno Nacional ha dictado la Ley de Uso Racional
y Eficiente de la Energía que tiene por objeto promover y orientar el uso racional y
eficiente de la energía en los procesos así como en el uso final de la misma a fin de
preservar los recursos naturales, minimizar el impacto ambiental y social, enfocándose en
políticas de uso racional, educación energética, certificación de eficiencia energética y la
promoción de incentivos para el uso racional de la electricidad.
Por tanto, un edificio energéticamente eficiente es aquel cuyos sistemas consumidores de
energía están diseñados para utilizarla eficientemente sin disminuir los niveles de
bienestar y calidad de vida. Se trata de implementar una serie de hábitos de consumo de
forma responsable aunada a tecnologías más eficientes que conduzcan a un estilo de
vida más sostenible.
Se evidencia entonces, cómo el diseño arquitectónico juega un papel fundamental,
ya que es el responsable de la calidad térmica de la envolvente, pues de lo contrario las
deficiencias que éste presente deben ser solventadas por sistemas mecánicos de
acondicionamiento ambiental, iluminación y otros mecanismos que elevan el consumo de
energía. Por ello un diseño bioclimático incorpora en todas las etapas del diseño los
criterios que permitan a la edificación responder armónica e integralmente a las
Página 29 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
exigencias climáticas del entorno y satisfacer los requerimientos funcionales para la
actividad que se desarrollara en la misma. Debe entonces el arquitecto considerar la
eficiencia energética desde el inicio del proceso de diseño, ya que en este momento las
alternativas a implementar son más fáciles, económicas y efectivas haciendo una buena
combinación entre los elementos del diseño arquitectónico y los materiales constructivos.
Una buena orientación de fachadas, la ubicación y protección solar de las superficies
transparentes, el uso de materiales con baja conductividad de calor, así como colores que
reflejen la luz del sol son algunos criterios que desde el inicio del proceso posee control el
arquitecto, los cuales redundaran en una edificación cónsona con el entorno que la rodea.
2.6 La propuesta arquitectónica bioclimática de Carlos Raúl Villanueva:
En Venezuela, el promotor de la arquitectura regionalizada al trópico se le otorga a
Carlos Raúl Villanueva, ya que con “un alto nivel de sensibilidad” sabe identificar
comprender y aprovechar las diferentes condiciones climáticas y sus efectos en las
edificaciones. Según Villanueva (2000) la obra de Villanueva se caracteriza por generar
corredores y galerías cubiertas además el uso del patio con jardines internos para crear
una poderosa conexión entre el interior y el exterior. También plantea la aparición de un
sistema de ventanas en el que a partir de celosías y voladizos se busca una adecuada
protección climática, así como la incorporación sistemática de otras aberturas para
permitir el libre paso de la brisa a través del edificio garantizando temperaturas
agradables en su interior gracias a la ventilación cruzada.
Página 30 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Uno de los principales ejemplos de su arquitectura aplicada a edificaciones
educacionales es la Ciudad Universitaria de Caracas (1944-1970). Se trata de un conjunto
de edificaciones donde predomina las plantas bajas libres, cerramientos con bloques
calados, los brise-soleil y los aleros, todos enfocados a generar edificaciones confortables
interiormente y relacionadas a su vez con el exterior, generando adecuados niveles de
iluminación interior y de protección solar a las fachadas. Villanueva plantea en cada
edificio de la ciudad universitaria el principio básico de la protección solar pero lo traduce
en diferentes formas de parasoles combinando materialidades y disponiendo elementos
verticales y horizontales cumpliendo su función de proteger y al mismo tiempo de darle
identidad a cada edificio.
Figuras 14 y 15: Protecciones solares en fachadas y patios internos en edificios de la UCV-Venezuela. Fuente: La obra de Villanueva.
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Figura 16
Figura 18 Figura 17
Figuras 16 a 18: Diferentes propuestas de protecciones solares en fachadas de edificios educacionales de la Universidad Central de Venezuela diseñados por Raúl Villanueva. Fuente: La obra de Villanueva.
Página 32 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
CAPITULO 3. CASOS DE ESTUDIO
El presente capítulo muestra los casos de estudio seleccionados para la
investigación ubicados en la ciudad de San Cristóbal. El primero es el Liceo Ezequiel
Zamora construido entre 2009 y 2010 bajo las “normas y recomendaciones para el diseño
de edificaciones educativas” donde se toman en cuenta parámetros ambientales y de
eficiencia energética de implantación y orientación, protecciones solares, ventilación e
iluminación natural adecuados a las condiciones del clima local. El otro caso de estudio es
el edificio “C” de la Universidad Nacional Experimental del Táchira, construido entre 1987
y 1989 donde no se tomaron en cuenta criterios de implantación y orientación de
fachadas. Estos edificios se eligieron por tener elementos particulares que permiten
analizar su comportamiento respecto a la incidencia solar directa sobre sus fachadas y los
niveles de iluminación al interior de los espacios. Por ejemplo, a nivel de implantación el
liceo Ezequiel Zamora orienta sus fachadas largas al norte-sur, mientras que el edificio
“C” las orienta en sentido este-oeste. Ambas edificaciones poseen protectores solares en
las ventanas de sus fachadas diferentes en cuanto a materiales y diseño. Esto servirá
para analizar su efectividad a partir de procesos de simulación llevadas a cabo con el
programa Autodesk Ecotect 2011.
Por tanto, se inicia el estudio de los edificios simulando la implantación respecto al
sol reflejadas en una matriz 3x3 donde se observa su comportamiento en los solsticios y
equinoccios. Posteriormente se realizarán las simulaciones de las horas promedio de sol
(sunlight hours) que ingresan al interior en dos espacios representativos de cada edificio
actualmente, es decir, la situación inicial, a través de una retícula o grilla de 1.00 m x 1.00
Página 33 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
m dispuesta a una altura promedio de la superficie de trabajo. También se simulará con
Autodesk Ecotect los niveles de iluminación presentes en esos mismos espacios con la
disposición de puntos repartidos uniformemente en el espacio de acuerdo a su proporción
de ancho por largo. La interpretación de los resultados de éste análisis servirá para
desarrollar en el capítulo siguiente comparaciones entre la situación inicial y las
propuestas de mejoras referente al efecto de las protecciones solares en ambas
edificaciones sobre a la incidencia solar e iluminación natural.
3.1 El clima de la ciudad de San Cristóbal.
San Cristóbal, capital del estado Táchira en Venezuela está ubicada al sur
occidente del país, en los Andes venezolanos con una superficie estimada de 241 Km2.
Se ubica en la latitud norte de 7° 46’ y 02’’ y longitud oeste de 72° 13’ 30’’ y altura
promedio tomando como referencia la plaza fundacional de la ciudad de 818 metros sobre
el nivel del mar. Cabe destacar que su topografía inclinada descendente en sentido este-
oeste genera una diversidad de microclimas en diversos sectores. A nivel de
temperaturas, la media anual oscila entre los 18°C y los 24°C, siendo el promedio de la
ciudad 23.2°C. La precipitación anual en la ciudad promedio es de 1322 mm anual.
Página 34 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Tabla 4: Datos climáticos de la ciudad de san Cristóbal. Fuente: Software Meteonorm versión 6.1
Como se puede observar la ciudad tiene temperaturas casi constantes durante al año.
Cerca de los equinoccios (marzo y septiembre) las temperaturas son más altas,
alcanzando los 30°C. Por su parte la temperatura del aire y la humedad relativa tienen
muy poca variación a lo largo del año. En la siguiente imagen se muestra el gráfico de
temperaturas anuales desde 1996 al 2005.
Página 35 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Figura 19: Gráfico de temperatura anual en la ciudad de San Cristóbal. Fuente: Software Meteonorm V 6.1
Figura 20: La rosa anual de los vientos para la ciudad de San Cristóbal. Fuente: weather tool
La dirección del viento predominante en la ciudad de San Cristóbal proviene del
sur con ciertas variaciones al sureste y suroeste en diversas épocas del año. Esta
dirección predominante se da por los vientos que entran desde los llanos venezolanos y
son dirigidos por las montañas hacia la ciudad.
Página 36 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
3.2 Liceo Bolivariano “Ezequiel Zamora”. Descripción.
Esta edificación se ubica al sur de la ciudad de San Cristóbal y se trata de un
conjunto escolar construido entre 2009 y 2010 que ocupa el área de cuatro manzanas
con posibilidades de crecimiento. Está implantado en el sector residencial denominado
Palmar de la Copé, por lo que su contexto inmediato son viviendas de baja altura,
máximo 2 niveles. Formalmente es un paralelepípedo rectangular orientado con las caras
largas hacia el norte y sur.
Figura 21: implantación de la edificación en el conjunto. Elaboración propia.
. Figura 22: fachada sur del Liceo
Ezequiel Zamora. FUENTE. Propia
Figura 23: Fachada norte del Liceo Ezequiel Zamora. FUENTE. Propia.
CANCHA
VIVIENDAS
Página 37 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Figura 24: contexto inmediato hacia el norte del Liceo Ezequiel Zamora. FUENTE: propia
Figura 25: contexto inmediato hacia el norte del Liceo Ezequiel Zamora. FUENTE: propia
Funcionalmente los espacios se organizan de manera lineal a través del pasillo
central, el cual remata en una escalera hacia la fachada este. Cada planta posee las
mismas características de organización, lo que significa que las aulas están orientadas
hacia las fachadas largas (norte-sur). Otra escalera, ubicada hacia la fachada sur y al
centro del pasillo funciona como conector vertical. Tiene en total 4 niveles y combina los
usos de aulas de clase, laboratorio, comedor y oficinas administrativas.
Página 38 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
FIGURA 26: Planta baja de Liceo Ezequiel Zamora. FUENTE: Elaboración propia.
FIGURA 27: Planta tipo de Liceo Ezequiel Zamora. FUENTE: Elaboración propia.
Página 39 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
A nivel constructivo está constituido por un sistema de pórticos de viga y columna
metálico, de perfiles en “H”. El entrepiso y la cubierta plana, están conformado por
láminas de losacero como encofrado colaborante sobre el que se vacía una losa de
concreto armado.
Figura 28: Sistema estructural del Liceo Ezequiel Zamora. FUENTE. Propia
La envolvente está conformada por bloques de arcilla cocida, frisada en su cara
interna y exteriormente recubierta con tablilla de arcilla cocida rectangular. Las ventanas
de tipo batientes están conformadas por vidrios simples transparentes con marco
metálico.
Columnas
metálicas “H”
Vigas y nervios
metálicos “H” Lámina metálica
“losacero” como
encofrado
colaborante
Página 40 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Figura 29: Detalle del recubrimiento exterior de paredes en tablillas de arcillas. FUENTE. Propia.
Figura 30: Ventanas batientes con marco metálico y vidrios transparentes. FUENTE. Propia.
El edificio posee un área total de construcción de 2.142,12 m2, de los cuales
1.706,27 m2 (80%) están destinados a las aulas de clase, laboratorios y departamentos,
y 436,85 m2 (20%) representa los pasillos de circulación.
El uso y funcionamiento del edificio está determinado por los períodos escolares para
la educación primaria y media en Venezuela. El año escolar comienza a mediados del
mes de septiembre y culmina en el mes de Julio del año siguiente. El inicio diario de la
jornada de clases es a partir de las 7:30 de la mañana hasta las 5:00 de la tarde,
pernoctando en horas de mediodía el estudiantado ya que se les otorga el beneficio del
comedor.
Página 41 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
3.2.1 Características de implantación del edificio respecto al asoleamiento.
La implantación de la edificación respecto a la orientación solar se da con sus
fachadas largas hacia el Norte y sur tal como se observa en las imágenes siguientes:
Figura 31: Liceo Ezequiel Zamora bajo carta solar de San Cristóbal. FUENTE. Elaboración propia.
N
N
S
Página 42 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
21 de Marzo/Sept 9:00 21 de Marzo/Sept 13:00 21 de Marzo/Sept 17:00
21 de Junio 9:00 21 de Junio 13:00 21 de Junio 17:00
15 de Diciembre 9:00 15 de Diciembre 13:00 15 de Diciembre 15:00
Figura 32: Asoleamiento en fachada Norte Liceo Ezequiel Zamora. FUENTE. Elaboración propia.
La fachada con orientación norte muestra una incidencia solar controlada gracias a
los elementos tipo parasoles. Se observa en el mes de Junio, es decir, en el solsticio de
verano la efectividad de los elementos horizontales. En las fechas intermedias
(equinoccios) no se aprecia radiación solar directa sobre esta fachada.
N
Página 43 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
21 de Marzo/Sept 9:00 21 de Marzo/Sept 13:00 21 de Marzo/Sept 17:00
21 de Junio 9:00 21 de Junio 13:00 21 de Junio 17:00
15 de Diciembre 9:00 15 de Diciembre 13:00 15 de Diciembre 15:00
Figura 33: Asoleamiento en fachada SUR Liceo Ezequiel Zamora. FUENTE. Elaboración propia.
La fachada sur, se muestra protegida por los parasoles en las fechas del solsticio de
verano (junio) y el equinoccio de primavera (marzo) sin embargo, para el solsticio de
invierno (diciembre) los elementos de protección aparentan ser poco eficientes y se nota
una considerable radiación solar directa sobre la superficie de fachada.
Página 44 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
3.2.1 Características de los elementos de protección solar existentes:
Las fachadas norte y sur poseen unos elementos verticales construidos con bloques
calados o de ventilación separados 40cm de la fachada de manera perpendicular. La
separación entre ellos es de 2.40 mts. Se apoyan sobre la prolongación de la losa de
entrepiso la cual a su vez actúa como un parasol horizontal.
Figura 34: Vista en planta de los elementos tipo parasoles. FUENTE. Elaboración propia.
Figuras 35 y 36: Detalle de los elementos tipo parasoles en fachadas norte y sur. FUENTE. Elaboración propia.
Página 45 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Estos elementos verticales no interfieren con la operatividad para abrir y cerrar las
ventanas, lo que garantiza a su vez que los espacios puedan protegerse de la radiación
solar y a su vez promover la ventilación natural.
3.2.3 Efectos de las protecciones solares existentes:
Para el análisis de los efectos de las protecciones solares sobre el control de la incidencia
solar y su influencia sobre la iluminación natural se toman dos espacios representativos
del edificio con orientaciones distintas, un aula orientada al norte y ubicada en el piso 1
(aula 4), y otra orientada al sur ubicada en el piso 3 (aula 11)
Figura 37: Ubicación de las aulas de clase seleccionadas para las simulaciones.
Para el análisis de radiación solar y su efecto sobre los espacios se determinaron 2
períodos específicos de tiempo. El primero desde 15 de enero al 15 de Julio desde las
Aula 11
(3er Piso)
Aula 4
(1er piso)
Página 46 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
8:00 a las 17:30 horas. Este lapso de tiempo abarca el equinoccio de primavera (marzo) y
el solsticio de verano (junio). El segundo período va desde el 15 de septiembre al 15 de
diciembre desde las 8:00 a las 17:30 horas y comprende el equinoccio de otoño
(septiembre) y se aproxima al solsticio de invierno en diciembre. La razón de la
escogencia de éstos lapsos de tiempo se refieren a la ocupación del edificio, la duración
del año escolar y las horas diarias de uso de los espacios. A cada aula seleccionada se le
realizó en el software AUTODESK ECOTECT la simulación de la cantidad de horas de
sol diarias que reciben en cada uno de los lapsos de tiempo y para ello se estableció una
retícula o grilla de análisis con una proporción aproximada de 1.00m x1.00 m, y colocada
a la altura de la superficie de trabajo (0.70m aproximadamente del suelo). Para el análisis
de la iluminación natural, se utilizó el mismo software y se dispusieron varios puntos
repartidos uniformemente en el espacio de acuerdo a su proporción (ancho y largo) y
colocados a la altura del área de trabajo. Los análisis de iluminación se hicieron tomando
en cuenta sólo los niveles de iluminación natural sin reflejar los aportes que realiza la
iluminación artificial, y se realizaron dentro del lapso de tiempo del primer período más
largo, es decir, de enero a julio. Los resultados se muestran a continuación en tablas
comparativas que muestran una visión general y la situación actual de éstos espacios
referentes a los efectos que producen las protecciones solares. Las primeras tablas
comparativas corresponden al aula 4, orientada al norte.
Página 47 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
Liceo Ezequiel Zamora. Aula 4 – piso 1 – Orientación Norte
Enero a Julio (equinoccio - verano)
Página 48 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
Liceo Ezequiel Zamora. Aula 4 – piso 1 – Orientación Norte
Septiembre a Diciembre (equinoccio invierno)
Página 49 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA ILUMINACIÓN NATURAL
Liceo Ezequiel Zamora. Aula 4 – piso 1 – Orientación Norte
Enero a Julio (equinoccio - verano)
Para esta aula orientada al norte el período en que recibe mayor incidencia solar es de
Enero a Julio donde la zona cercana a la ventana muestra de 0.50 a 1.00 hora de luz
E min = 200.04 lux
E med= 407.27 lux
E max= 681.33
U = 0.56
Página 50 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
directa solar al día. Para el segundo período no se percibe una radiación directa ya que el
sol se encuentra en su recorrido al sur hacia el solsticio de invierno. Los niveles de
iluminación muestran que la zona cercana a la ventana tiene un promedio de 640.36 lux
encontrándose por encima del mínimo establecido (500 lux) en la Norma Covenin
Venezolana 2249-93. En la zona más alejada de la ventana los niveles de iluminación
son casi la mitad de los que se evidencia en la zona cercana de la ventana, reflejando un
promedio de 240.02 lux. El valor de la uniformidad de iluminación en el área es de 0.56
(56%). A continuación se muestran las simulaciones para el aula 11.
Página 51 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
Liceo Ezequiel Zamora. Aula 11 – piso 3 – Orientación Sur
Enero a Julio (equinoccio - verano)
Página 52 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
Liceo Ezequiel Zamora. Aula 11 – piso 3 – Orientación Sur
Septiembre a Diciembre (equinoccio invierno)
Página 53 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA ILUMINACIÓN NATURAL
Liceo Ezequiel Zamora. Aula 11 – piso 3 – Orientación Sur
Enero a Julio (equinoccio - verano)
Este espacio, orientado al sur, recibe entre enero y julio un promedio de radiación directa
entre 0.50 y 1.50 horas de asoleamiento, mientras que en los meses de septiembre a
E min = 200.43 lux
E med= 408.12 lux
E máx= 700.66
U = 0.49
Página 54 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
diciembre es más elevada y va entre 0.50 y casi 5.00 horas de radiación solar directa.
Esto se debe a que el sol está alcanzado su máxima inclinación al sur en el solsticio de
invierno. En cuanto a los niveles de iluminación, se refleja que la zona cercana a la
ventana tiene un promedio de 653.49 lux, el cual sigue siendo superior al mínimo
establecido en la norma Covenin venezolana. De igual forma que en el caso anterior, la
zona alejada a la ventana tiene un promedio de 235.31 lux, que viene siendo casi la
tercera parte de los niveles reflejados cerca de la ventana. El valor de la uniformidad de
iluminación es de 0.49 (49%). En las siguientes imágenes se puede apreciar de manera
cualitativa la iluminación natural en el aula 11.
Figura 38: Iluminación natural en aula 4. FUENTE: propia
Figura 39: Iluminación natural en aula 11. FUENTE: propia
Las imágenes muestran las condiciones actuales de iluminación natural del aula 11,
ubicada en el tercer piso y orientada al sur con las luminarias apagadas en horas de la
mañana. Los colores claros en paredes, pisos y techo contribuyen a reflejar y hacer más
uniforme la iluminación al interior del espacio, aunque se aprecia que la zona cercana a la
ventana posee mejor nivel de iluminación natural.
Página 55 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
3.2.4 Análisis de los resultados
Esta edificación posee una adecuada orientación de los espacios en sentido norte –sur,
donde se recibe la radiación solar difusa a lo largo del año, aspecto importante a tomar
en cuenta para tener niveles de iluminación mas uniformes. En cuanto a la radiación
solar, se muestra que el desempeño de los parasoles en la fachada sur no parecen ser
tan efectivos como en la fachada norte, lo que significa que para nuestro clima tropical
venezolano éstos deben plantearse de forma diferente para lograr proteger
eficientemente las fachadas durante el recorrido del sol hacia el solsticio de invierno.
Es importante resaltar que los elementos de parasoles tanto horizontales como verticales
dispuestos en esta edificación están planteados según lo establecido en la normativa
para la el diseño de edificaciones educativas de FEDE y de acuerdo a las simulaciones
realizadas no afectan severamente el desempeño de los niveles de iluminación natural en
el espacio, incluso los resultados muestran que las zonas cercanas a las ventanas
reflejan niveles de lux que están por encima del mínimo establecido en la Norma Covenin
Venezolana sin recibir aportes de iluminación artificial.
Otro aspecto interesante en cuanto a los niveles de iluminación, es que el Liceo Ezequiel
Zamora se acerca a lo estimado según el ábaco para determinar los niveles de
iluminación relacionando el ancho del espacio con el alto de la ventana estudiado en el
capítulo 2, tal como se muestra en la figura siguiente
Página 56 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
A. ALTURA MEDIA DESDE EL NIVEL DE PISO ACABDO HASTA LA PARTE
SUPERIOR DE LAS VENTANAS. B. PROFUNDIAD DEL ESPACIO MEDIDO DESDE LA PARED CON VENTANA.
Figura 40: El punto rojo indica las condiciones actuales de las aulas del Liceo Ezequiel Zamora en cuanto a los niveles óptimos de iluminación natural.
Respecto a los valores de la distribución de la iluminación natural en las aulas se puede
decir que el aula 4 tiene mejor distribución de iluminación natural (0.56 0 56%) que el aula
11 que registra un (0.49 o 49%), a pesar que ésta recibe mayor incidencia solar. Esto
significa que los espacios orientados al norte, en el clima tropical venezolano tienen
mejores niveles de iluminación natural difusa.
Página 57 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
3.3 Edificio 11 y 12 de la UNET. Edificio “C”. Descripción. Los edificios 11 y 12 de la UNET, construidos entre 1987 y 1989 conocidos también como
edificio “C” se ubican al norte del campus de la Universidad Nacional Experimental del
Táchira. Tiene por contexto inmediato dos zonas de estacionamiento alineados cada uno
de las fachadas este y oeste, con pavimento rígido de concreto. No posee vegetación
predominante u edificios vecinos que le generen sombras.
Figura 41: Ubicación de edificios 11 y 12 en
campus UNET. Elaboración propia.
Figura 42: Vista de la entrada del edificio “C”
Formalmente, el edificio conforma una “H” donde las alas contienen los espacios de aulas
y oficinas. El núcleo central sirve de conexión entre ambas a la vez que contiene los
sistemas de circulación vertical. A nivel constructivo y de materiales la estructura son
pórticos de viga-columna en concreto armado y las losas de entrepiso o diafragmas son
losas reticulares de concreto armado.
Página 58 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Figuras 43 y 44: Sistema estructural de concreto armado y losa de entrepiso armada en doble sentido
La envolvente está conformada por muros de bloques de arcilla cocida revestidos con
mortero de cemento liso (friso) por ambas caras y acabado en pintura a base de agua.
Interiormente, algunas divisiones son de madera. Las ventanas son de tipo pivotantes o
de eje central horizontal, con vidrios claros y marcos de aluminio color natural.
Figura 45: acabados de paredes exteriores en friso liso y pintura
Figura 46: detalle del sistema de ventanas pivotantes de eje
horizontal
Página 59 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Funcionalmente, el edificio mantiene una misma organización en sus diferentes niveles:
en cada ala, un pasillo central permite el acceso a los diferentes espacios orientados
hacia las fachadas este y oeste. Estos pasillos, se conectan al espacio central donde se
encuentran las escaleras. Los principales usos que tiene el edificio son: aulas de clase,
laboratorios de computación, laboratorios de investigación, oficinas administrativas y
cubículos de trabajo de docentes investigadores. Esta mezcla de uso ha sido generada a
lo largo del tiempo, pues el proyecto original contemplaba sólo el uso de laboratorios para
la investigación.
En la siguiente imagen se muestra el funcionamiento del edificio en planta, donde se
observa la organización lineal de los espacios a partir de los pasillos centrales.
Figura 47: planta de distribución tipo de los edificios 11 y 12 (edificio “C”). Fuente elaboración propia
Página 60 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
El edificio posee un área total de 13284.60m² de construcción de los cuales 2587.29m²
corresponde a áreas de servicios y circulación, representando el 25% del total construido.
El uso y funcionamiento depende de los régimenes semestrales de la Universidad, los
cuales no tienen fechas fijas de inicio, sino que van variando a lo largo del año.
Solamente se respeta el receso de la época decembrina, que abarca desde el 16 de
diciembre al 30 de enero regularmente. Las actividades diarias comienzan a partir de las
7:00 de la mañana y generalmente se extienden hasta las 9:00pm ya que en éste edificio
se imparten clases de postgrado y otros cursos de especialización en horas nocturnas.
Página 61 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
3.3.1 Características de implantación del edificio respecto al asoleamiento:
Para el análisis de de asoleamiento del edificio “C” se utilizó el software Autodesk Ecotect
para simular las condiciones reales. Como se observa, el edificio orienta sus fachadas
largas hacia el este y oeste, tal como se muestra en las siguientes imágenes:
Figura 48: Edificio “C” de la UNET bajo carta solar de San Cristóbal
N
S
O E S
Página 62 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
21 de Marzo/Sept 9:00 21 de Marzo/Sept 13:00 21 de Marzo/Sept 17:00
21 de Junio 9:00 21 de Junio 13:00 21 de Junio 17:00
15 de Diciembre 9:00 15 de Diciembre 13:00 15 de Diciembre 17:00
Figura 49: Asoleamiento en fachada ESTE edificio “C” - UNET
La fachada ESTE del edificio recibe alta incidencia solar en horas de la mañana durante
todo el año. Este edificio no cuenta con algún elemento de protección natural como
árboles u otros edificios contiguos que generen proyecciones de sombra, pero si posee
unos elementos de protección solar fijos en más de la mitad de la fachada los cuales se
detallarán mas adelante.
Página 63 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
21 de Marzo/Sept 9:00 21 de Marzo/Sept 13:00 21 de Marzo/Sept 17:00
21 de Junio 9:00 21 de Junio 13:00 21 de Junio 17:00
15 de Diciembre 9:00 15 de Diciembre 13:00 15 de Diciembre 15:00
Figura 50: Asoleamiento en fachada oeste edificio “C” - UNET
Como se observa, la fachada oeste está altamente expuesta a la incidencia solar a partir
del mediodía durante todo el año, lo que genera una alta carga de radiación solar al
interior de los espacios. En esta fachada a diferencia de la ESTE, las ventanas no poseen
protectores solares que reduzcan ésta incidencia, así como tampoco alguna protección
natural por vegetación o edificios contiguos que le generen proyecciones de sombra.
Página 64 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
3.2.2 Características de los elementos de protección solar existentes:
Una parte de la fachada ESTE posee en las ventanas elementos de protección solar fijos
construidos con láminas de asbesto para controlar la incidencia solar en horas de la
mañana.
Figura 51: Fachada este del edificio “C” que posee protecciones solares. FUENTE: propia
Figuras 52 y 53: Detalles de los elementos de protección solar en las ventanas de la fachada este. FUENTE: propia
Página 65 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
A continuación se muestra a detalle los elementos de parasoles:
Figura 54: detalle en planta de los parasoles existentes. FUENTE: elaboración propia
Figura 55: detalle en alzado de los parasoles existentes en fachada ESTE. FUENTE: elaboración propia
Como se puede observar, los parasoles están adheridos a la fachada, específicamente
en el área de las ventanas afectando incluso la operatividad de las mismas para poder
abrirlas. Son elementos fijos, de color opaco y superficie rugosa, y su forma y disposición
Página 66 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
no permite la reflexión de luz natural al interior del espacio, sino que la bloquea en su
totalidad.
3.2.3 Efecto de las protecciones solares existentes
Para el análisis de la incidencia solar en los espacios del edificio “C” se escogieron
espacios representativos orientados hacia el este y oeste. Hacia la fachada este se
escogieron los talleres de dibujo ubicados en el primer piso con la particularidad que uno
tiene protecciones solares en las ventanas y el otro no. Para la fachada oeste, se
escogieron las aulas 15C y 16C ubicadas en el segundo piso, las cuales no poseen
protecciones solares en sus ventanas.
Figura 56: Espacios seleccionados para análisis de radiación solar e iluminación natural. FUENTE: elaboración propia
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Taller de dibujo con protecciones solares en las ventanas
Taller de dibujo sin protecciones solares en las ventanas
Aulas sin protecciones solares en las ventanas
Página 67 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Los períodos de tiempo utilizados para el análisis son iguales que los empleados
para el caso de estudio número 1 (Liceo Ezequiel Zamora), estos son: del 15 septiembre
al 15 de diciembre; y del 30 de Enero al 15 de Julio. Pero, en este caso específico, por la
orientación del edificio, se decidió establecer que las horas empleadas para la simulación
de los talleres de dibujo (orientados al este) están comprendidas entre las 7:30 hasta las
13:00 horas, pues en horas de la tarde esta fachada está sombreada, mientras que las
aulas 15C y 16C (orientadas al oeste) se toma desde las 13:00 a 17:30 horas ya que en
horas de la mañana esta fachada está sombreada. Es importante destacar que las
simulaciones de iluminación se realizan tomando en cuenta solo los niveles de luz
natural, sin aporte de luz artificial y se realizan en el período más largo, es decir, de enero
a julio. En las siguientes imágenes se muestran los resultados de las simulaciones en
cuadros comparativos donde se analiza la radiación solar, los niveles de iluminación
natural en los espacios seleccionados con y sin protecciones solares.
Las primeras tablas corresponden a las simulaciones del taller de dibujo que actualmente
no posee protecciones solares, y se ubica en el primer piso hacia la fachada este.
Página 68 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
Edificio “C” -UNET. Taller de dibujo sin protecciones solares – piso 1 – Orientación Este
Enero a Julio (equinoccio - verano)
Página 69 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
Edificio “C” -UNET. Taller de dibujo sin protecciones solares – piso 1 – Orientación Este
Septiembre a Diciembre (equinoccio invierno)
Página 70 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA ILUMINACIÓN NATURAL
Edificio “C” -UNET. Taller de dibujo sin protecciones solares – piso 1 – Orientación Este
Enero a Julio (equinoccio - verano)
E min = 342.18 lux
E med= 639.84 lux
E máx= 1079.57 lux
U = 0.53
Página 71 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Este taller de dibujo, orientado al este y sin protecciones solares muestra una incidencia
solar directa que va desde las 0.00 a las 5.00 horas diarias para ambos períodos
analizados. Significa que no importa el recorrido anual del sol en sentido norte-sur ya que
durante el año la condición de asoleamiento es similar para éste taller. Esta incidencia
solar genera que los niveles de iluminación sean elevados teniendo por ejemplo que la
zona cercana a la ventana refleje un promedio de 816.24 lux, por encima del nivel medio
(750 lux) establecido en la norma Covenin Venezolana. Para la zona alejada de la
ventana el promedio es de 493.50 lux, por lo que se puede considerar que en algún
momento existe una radiación directa sobre el plano de trabajo. El valor de la distribución
uniforme de luz natural en el espacio es de 0.53 o 53%
A continuación se muestran los resultados de simulaciones del taller de dibujo, ubicado
en el piso 1, que actualmente si posee protecciones solares adheridas a sus ventanas:
Página 72 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
Edificio “C” -UNET. Taller de dibujo con protecciones solares – piso 1 – Orientación Este
Enero a Julio (equinoccio - verano)
Página 73 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
Edificio “C” -UNET. Taller de dibujo con protecciones solares – piso 1 – Orientación Este
Septiembre a Diciembre (equinoccio invierno)
Página 74 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA ILUMINACIÓN NATURAL
Edificio “C” -UNET. Taller de dibujo con protecciones solares – piso 1 – Orientación Este
Enero a Julio (equinoccio - verano)
E min = 153.70 lux
E med= 236.25 lux
E máx= 300.82 lux
U = 0.65
Página 75 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Este taller de dibujo posee en sus ventanas los protectores solares descritos
anteriormente. Se observa como reducen significativamente la radiación solar en ambos
períodos de tiempo analizados. En cuanto a los niveles de luz natural, la zona cercana a
la ventana tiene un promedio de 299.03 lux, muy por debajo del mínimo establecido de
500 lux de la Norma Covenin, y para la zona alejada de la ventana el promedio es de 224
lux, quiere decir, que es casi uniforme el nivel de iluminación natural pero por debajo del
mínimo requerido para el buen funcionamiento del espacio. El valor de uniformidad de
niveles de iluminación es de 0.65 o 65%
Se puede decir entonces que éstos parasoles son efectivos para reducir la incidencia
solar pero poco eficientes para permitir la reflexión o el paso de iluminación natural al
espacio interior.
Las siguientes imágenes complementan lo anteriormente expuesto y muestran las
condiciones actuales de los talleres de dibujo con y sin protección solar. Como se puede
observar hay una diferencia notoria de los niveles de iluminación natural entre ambos
espacios, ya que el taller de dibujo tiene protecciones solares debe permanecer con las
luminarias encendidas, mientras que el otro espacio puede funcionar sin aportes de luz
natural. Cabe destacar que las fotografías fueron tomadas a la misma hora de la mañana
con una condición de cielo nublado.
Página 76 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Figura 57: condiciones de iluminación del taller de dibujo con protectores solares. FUENTE: propia
Figura 58: condiciones de iluminación en taller de dibujo sin protectores solares. FUENTE: propia
En las siguientes tablas se muestran los resultados de las simulaciones realizadas a las
aulas 15C y 16C, ubicadas en el piso 2, con orientación oeste:
Página 77 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
Edificio “C” -UNET. Aulas 15C y 16C – piso 2 – Orientación Oeste
Enero a Julio (equinoccio - verano)
Página 78 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
Edificio “C” -UNET. Aulas 15C y 16C – piso 2 – Orientación Oeste
Septiembre a Diciembre (equinoccio - invierno)
Página 79 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
EFECTO DE LAS PROTECCIONES SOLARES EXISTENTES SOBRE LA ILUMINACIÓN NATURAL
Edificio “C” -UNET. Aulas 15C y 16C – piso 2 – Orientación Oeste
Enero a Julio (equinoccio - verano)
Aula 16C
E min = 1124.53 lux
E med= 1517.54 lux
E máx= 1910.86 lux
U = 0.74
Aula 15C
E min = 770.01 lux
E med= 1218.30 lux
E máx= 1425.13 lux
U = 0.63
Página 80 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Las aulas 15C y 16C orientadas al oeste no poseen ningún tipo de protección solar en
sus ventanas, lo que genera una alta incidencia solar directa en los espacios que va de
0.00 a 5.00 horas diariamente en ambos períodos de análisis a partir de mediodía, horas
cuando el sol ha alcanzado mayor altura en la bóveda celeste y se elevan las
temperaturas diurnas. Esto significa que adicionalmente a la radiación solar al espacio
ingresa una alta carga calórica de manera directa, además de la que absorben los muros.
En cuanto a la iluminación natural, los niveles son elevados, teniendo que en la zona
cercana a la ventana se registra un promedio de 1766.99 lux, que supera el límite
superior (1000 lux) establecido en la Norma Covenin Venezolana. Para la zona lejana a la
ventana, el promedio es de 1471.55 lux sobre las mesas de trabajo. Los valores de
uniformidad de iluminación natural en éstas aulas es de 0.63 o 63% para el aula 15C y
0.74 o 74% para el aula 16C
Las siguientes imágenes corresponden a las aulas 15C y 16C orientadas al oeste en
horas de la tarde, donde se puede observar una incidencia solar importante ingresando al
espacio. Actualmente se han intentado tomar acciones para mitigar esta incidencia como
la colocación de persianas lo que ha generado que se vea limitada la operatividad de las
ventanas para poder abrirlas. Por otro lado se ha dispuesto de equipos de aire
acondicionado para refrigerar el espacio pero aun no se encuentran en funcionamiento ya
que el edificio presenta una demanda eléctrica superior a la existente.
Página 81 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Figura 59: Condición de iluminación actual del aula 15C en horas de la tarde. FUENTE: propia
Figura 60: Condición de iluminación actual del aula 16C en horas de la tarde. FUENTE: propia
3.3.4 Análisis de los resultados
Los resultados de las simulaciones muestran que la orientación este y oeste de los
espacios no es la adecuada. En este caso de estudio se ven dos situaciones contrarias:
los parasoles reducen eficazmente la incidencia solar pero afectan significativamente los
niveles de iluminación si lo comparamos con el caso de estudio 1 (Liceo Ezequiel
Zamora). Por otra parte, éstos parasoles se encuentran en la fachada ESTE, y no en la
OESTE, donde los espacios reciben una incidencia solar alta aunada a una mayor carga
calorífica pues las temperaturas son más elevadas a partir de mediodía.
En cuanto a los niveles de iluminación en los espacios que no poseen protectores solares
se evidencia un promedio que supera el límite superior (1000 lux) establecido en la
Norma Covenin Venezolana. Estos niveles elevados se dan por la incidencia directa de
rayos solares ingresando al espacio, sobre las mesas de trabajo, y se puede decir que no
son niveles óptimos de luz difusa y uniforme sino puntual y posiblemente inconfortable.
Página 82 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
En cuanto a los valores de la uniformidad de la iluminación natural en el espacio se
puede decir que en el taller de dibujo sin protecciones solares registra un 0.53, aunque
los valores simulados en lux cerca de la ventana son bastante elevados (1079.57 lux),
mientras que para el taller de dibujo que tiene protectores solares el valor U=0.65 ó 65%,
el cual se podría decir, que es uniforme, pero las simulaciones registran un máximo de
300.82 lux, interpretándose entonces a pesar de ser uniforme los niveles de lux no son
suficientes para una aula de clase de acuerdo a la Norma Covenin Venezolana.
En las aulas 15C la uniformidad de los niveles de iluminación es de 0.63 ó 63%, aunque
el nivel máximo de lux simulado es de 1425.13. En el aula 16C, U=0.74 ó 74%, y el valor
máximo de lux simulado es de 1910.88. Se puede decir, que la uniformidad de la
iluminación se debe a la incidencia solar prolongada de más de 5 horas en estos
espacios dado a su orientación franca al oeste.
En este caso, y según lo estudiado en el capítulo 2, donde se muestra el ábaco para
determinar niveles de iluminación óptima en las aulas relacionando la altura de los
entrepisos respecto al ancho del recinto, los talleres y aulas del edificio “C” poseen una
buena altura para otorgar a los espacios niveles adecuados de iluminación, sin embargo
las materialidades de la losa nervada en 2 sentidos (reticulada) y la implantación del
edificio, con sus caras largas hacia el este y oeste no contribuye a lograr este cometido.
En la siguiente figura se muestra la relación entre el ancho de los espacios (7.20m) por la
altura medida desde el piso hasta el nivel superior de la ventana (3.20m) presentes en las
aulas y talleres del edificio “C”.
Página 83 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
A. ALTURA MEDIA DESDE EL NIVEL DE PISO ACABDO HASTA LA PARTE
SUPERIOR DE LAS VENTANAS. B. PROFUNDIAD DEL ESPACIO MEDIDO DESDE LA PARED CON VENTANA.
Figura 61: el punto rojo indica las condiciones actuales de las aulas y talleres del edificio “C” en cuanto a los niveles óptimos de iluminación natural.
Otro aspecto interesante a analizar son las medidas que se han tomado para minimizar la
incidencia solar en los espacios tales como colocar persianas, papel ahumado en las
ventanas y disponer de un sistema de refrigeración en cada espacio. Estas medidas se
tornan de una u otra manera en soluciones eventuales y poco duraderas, ya que por
ejemplo las persianas afectan la operatividad de las ventanas para abrirlas, el papel
ahumado reduce la incidencia solar pero cuando se hace necesario abrir las ventanas ya
no son efectivos y el uso del aire acondicionado se ve limitado por los cortes eléctricos, el
costo de mantenimiento y la capacidad eléctrica que ofrece el sistema general de
electricidad del edificio.
Página 84 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
CAPITULO 4. Propuestas, simulaciones y comparaciones.
4.1 Simulación de las propuestas de mejoras de los elementos de protección
solar y sus efectos sobre la radiación solar e iluminación natural en los
casos de estudio.
En el presente capítulo se muestran las propuestas hechas partiendo del análisis de los
resultados del capítulo anterior. Como se puede ver, para el clima tropical venezolano la
protección solar de las fachadas es de mucha importancia, sobre todo para las
orientaciones este y oeste. Sin embargo, las fachadas norte y sur también deben
protegerse, teniendo en cuenta que la sur es más susceptible a presentar radiación
directa desde el equinoccio de otoño casi hasta el equinoccio de primavera, es decir entre
los meses de septiembre a marzo. Las propuestas realizadas para cada edificio se basan
en los siguientes criterios:
1.- Que no representen una intervención significativa a lo construido, es decir, que se
pueda realizar sin alterar el funcionamiento del edificio y sus espacios. También se toma
en cuenta no intervenir las ventanas, sus condiciones actuales de operatividad o sus
materialidades.
2.- Que represente una acción a corto y mediano plazo para dar solución a los problemas
detectados.
3.- Que constructivamente sea compatible y adaptable con el sistema estructural
existente en cada edificio, con materiales que se encuentren en el mercado nacional.
Página 85 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
4.- Se espera que las protecciones solares propuestas reduzcan la incidencia solar
directa en las fachadas y al interior de los espacios y a su vez mejoren u optimicen los
niveles de iluminación natural de acuerdo a la Norma Covenin Venezolana donde se
establece como valor mínimo 500 lux para un aula de clase.
4.1.1 Propuestas de mejora en las protecciones solares para el Liceo Ezequiel
Zamora:
Como se pudo ver en el capítulo anterior, esta edificación tiene aportes importantes
realizados desde el proyecto para reducir la incidencia solar como la implantación en
sentido norte-sur de las fachadas largas. También, la edificación posee otros atributos
que generan impactos positivos en cuanto a los niveles de iluminación como lo son el uso
de colores claros y reflectantes en pisos, cielos y paredes. Por tanto, la propuesta se
basa en colocar una bandeja que servirá como protector horizontal sobre la ventana
principal y sustituir la romanilla por una superficie vidriada fija, la cual servirá para reflejar
la luz que recibe la repisa o bandeja hacia el interior. Para poder observar su
comportamiento, en las simulaciones se plantea que en la fachada norte la profundidad
de la bandeja sea de 0.80mts y para la fachada sur de 1.10m. El material propuesto para
la construcción de repisa es la lámina de plycem de uso local y que se consigue en el
mercado nacional. Esta lámina es un fibrocemento que permite la adhesión de acabados,
frisos, estuco y pintura. Se fijan sobre unos bastidores formados por perfiles metálicos los
cuales se pueden soldar a la estructura existente del edificio, la cual es metálica en su
totalidad. En la siguiente imagen se detalla la construcción y fijación de éstos elementos a
Página 86 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
la estructura existente, posteriormente se muestran los resultados de las simulaciones y
sus efectos:
FIGURA 62:Propuesta de repisa horizontal para protección solar y optimización de niveles de iluminación
natural en fachadas norte y sur.
FIGURA 63: Propuesta técnica para la sujeción de repisa horizontal. Para la fachada norte se plantea de
0.80m, mientras que para la fachada sur de 1.10m.
Página 87 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
A continuación se muestran el modelado y las simulaciones realizadas en el software
Autodesk Ecotect en unas tablas comparativas donde se permite visualizar la situación
inicial desarrollada ya en el capítulo 3 y la situación mejorada en cada uno de los espacios
representativos del Liceo Ezequiel Zamora, es decir, el aula 4 y el aula 11.
Al final de cada tabla comparativa se expresan los resultados y su análisis
correspondiente.
Página 88 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
E ILUMINACIÓN NATURAL
LICEO “EZEQUIEL ZAMORA” – AULA 4 – PISO 1 – ORIENTACIÓN NORTE
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Página 89 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Como se observa en los gráficos anteriores, una repisa de 0.80m ayuda a minimizar la
incidencia de los rayos solares sobre la fachada norte tomando en cuenta la inclinación
solar máxima que éstos alcanzan para el solsticio de verano (21 de Junio), por lo que se
considera suficiente ésta profundidad la cual va a permitir también la reflexión de la luz
para distribuirla de manera uniforme al interior de los espacios. Para el solsticio de
verano, la inclinación máxima solar en el clima venezolano y de acuerdo a la latitud por
encima del Ecuador es aproximadamente 72° respecto a la horizontal. Por eso, como
muestran las figuras anteriores, se está garantizando que las aulas orientadas al norte
queden protegidas de la incidencia solar directa.
Página 90 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
LICEO “EZEQUIEL ZAMORA” – AULA 4 – PISO 1 – ORIENTACIÓN NORTE
EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
SITUACIÓN INICIAL. - Período Enero a Julio (equinoccio –verano) PROPUESTA – REPISA DE 0.80m y ventana superior fija -
Período Enero a Julio (equinoccio –verano)
Página 91 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
LICEO “EZEQUIEL ZAMORA” – AULA 4 – PISO 1 – ORIENTACIÓN NORTE
EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
SITUACIÓN INICIAL -
Período Septiembre a Diciembre (equinoccio - invierno)
PROPUESTA – REPISA 0.80m y ventana superior fija -Período
Septiembre a Diciembre (equinoccio - invierno)
Página 92 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
LICEO “EZEQUIEL ZAMORA” – AULA 4 – PISO 1 – ORIENTACIÓN NORTE
EFECTOS SOBRE LA ILUMINACION NATURAL
SITUACION INICIAL PROPUESTA - Repisa de 0.80m y ventana superior fija
U = 0.56
E min = 293.58 lux
E med= 443.93 lux
E máx= 659.03 lux
U = 0.66
Página 93 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Análisis de los resultados
Para el aula 4, orientada al este se puede observar que la repisa con una profundidad de
0.80 mts reduce la incidencia solar para el período de enero a julio, mientras que para el
otro lapso de tiempo el resultado es neutral.
La colocación de la ventana transparente superior sustituyendo la actual romanilla aporta
cambios significativos en los niveles de iluminación. Se registra mediante la simulación,
en la zona cercana a la ventana un promedio 611.81 lux, un 4% menor que en la situación
inicial, esto quiere decir que la repisa no altera significativamente las condiciones de
iluminación. Por su parte, en la zona alejada a la ventana, se incrementaron los niveles a
un promedio de 321.51 lux, un 25% superior que en la situación inicial. Se puede
considerar entonces como acertada la decisión de colocación de la repisa junto con la
ventana superior para mejorar las condiciones de iluminación. Es importante destacar que
deben mantenerse otras condiciones actuales que contribuyen a mantener buenos niveles
de iluminación como lo son los colores claros en pisos, paredes y cielo.
En cuanto a los valores U, se puede decir, que hay una diferencia notoria entre la
situación inicial y la propuesta. En la inicial, el valor U= 56% de uniformidad de iluminación
en el espacio, y en la propuesta el valor U= 66%, lo que significa que la repisa y la
ventana superior contribuyen a mejorar los niveles de iluminación natural.
Página 94 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
A continuación se muestran las tablas comparativas de las simulaciones realizadas al aula
11, tomando en cuenta que para esta fachada sur, se decide ampliar la profundidad de la
repisa a 1.10m para brindar mayor protección solar durante el período de septiembre a
diciembre.
Página 95 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN
NATURAL
LICEO “EZEQUIEL ZAMORA” – AULA 11 – PISO 3 – ORIENTACIÓN SUR
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Página 96 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Para las aulas orientadas al sur, se propone una repisa más profunda con la finalidad de
garantizar que no haya incidencia solar directa al interior de los espacios. Se observa, que
los rayos solares para el solsticio de invierno alcanzan un ángulo de inclinación entre 50°
y 52° de acuerdo a la latitud Venezolana, por lo que la repisa de 1.10m garantiza no sólo
la protección solar sino la reflexión de luz natural hacia las aulas, lo que beneficiará el
confort interior del espacio. Por tanto es válido acotar que las repisas propuestas
complementan a los elementos horizontales que posee el edificio en el diseño original,
haciendo más efectivas la estrategia bioclimática planteada.
Página 97 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
LICEO “EZEQUIEL ZAMORA” – AULA 11 – PISO 3 – ORIENTACIÓN SUR
EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
SITUACION INICIAL – Período Enero a Julio (equinoccio –verano) PROPUESTA – Repisa 1.00m y ventana superior fija Período
Enero a Julio (equinoccio –verano)
Página 98 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
LICEO “EZEQUIEL ZAMORA” – AULA 11 – PISO 3 – ORIENTACIÓN SUR
EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
SITUACION INICIAL - Período Septiembre a diciembre
(equinoccio - invierno)
PROPUESTA – Repisa de 1.00m y ventana superior fija - Período
Septiembre a diciembre (equinoccio - invierno)
Página 99 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
LICEO “EZEQUIEL ZAMORA” – AULA 11 – PISO 3 – ORIENTACIÓN SUR
EFECTOS SOBRE LA ILUMINACION NATURAL
SITUACION INICIAL PROPUESTA – Repisa de 1.00m y ventana superior fija
U = 0.49
E min = 264.67 lux
E med= 432.82 lux
E máx= 637.70 lux
U = 0.61
Página 100 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Análisis de los resultados:
Para el aula 11, orientada al sur se propone al igual que en el aula 4 una repisa de luz y
la sustitución de la ventana de romanilla por una de vidrio fijo transparente. La variación
de la propuesta se basa en hacer la repisa de 1.10m, es decir, de la misma longitud de
los parasoles verticales compuestos por bloques calados. Como resultados de la
simulación referentes a la radiación solar se muestra una disminución de 0.00 a 1.50
horas respecto a la situación inicial para el período de enero a julio, mientras que para el
período de septiembre a diciembre los resultados son más visibles pues con la propuesta
de la repisa de 1.10m esta fachada recibe menos radiación solar directa, ubicándose
entre 0.50 y 2.00 horas respecto a la situación inicial.
En cuanto a los niveles de iluminación los resultados comparativos de las simulaciones
arrojan que para la zona cercana a la ventana se obtiene un promedio de 599.43 lux, un
8% menos que la situación inicial cuyo promedio era de 653.49 lux. Por su parte, para la
zona más lejana a la ventana el promedio arrojado es de 308.74 lux que representa un
23% superior a los estimados en la situación inicial de 235.31 lux. Esto significa, que la
repisa propuesta para la fachada sur con mayor dimensión funciona de manera óptima
contribuyendo a reducir la incidencia solar y mejorando los niveles de iluminación natural.
En cuanto a los niveles de uniformidad de la iluminación natural en el espacio se tiene
que en la situación inicial el valor U= 49%, y en la propuesta se registró en 61%, lo que
significa que la repisa de luz aunada a la ventana superior si optimizaron los niveles de
iluminación.
Página 101 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
4.1.2 Propuestas de mejoras en las protecciones solares para el edificio “C” de la
UNET:
El edificio “C” representa un reto para dar solución a los protectores solares. Primero
porque según los resultados arrojados por las simulaciones en el capítulo 3 demuestran
que los parasoles existentes no ofrecen un equilibrio adecuado entre la protección solar y
la iluminación natural, y segundo, porque según Sosa y Siem (2004) para las fachadas
oeste y este los parasoles deben ser una combinación de elementos verticales y
frontales.
En este sentido la propuesta se basa en algunos principios considerados idóneos que se
encuentran aplicados y construidos en el caso de estudio 1, es decir, el Liceo Ezequiel
Zamora. Se toma como referencia el combinar elementos verticales y horizontales
añadiendo en este caso 3 elementos con una inclinación del 30% justo en frente de las
ventanas. Se plantean así, ya que de acuerdo a la base teórica planteada en el manual
para el diseño de edificaciones energéticamente eficientes en el trópico las superficies
vidriadas expuestas al este u oeste no pueden tener protecciones totalmente
horizontales, pues no se minimiza la incidencia solar a ciertas horas cuando el sol
alcanza ángulos de inclinación bajos.
Además, se separará todo el sistema de protección dejando una cámara de aire de 30cm
respecto a la fachada, tal como se establece en los criterios de diseño para edificaciones
educativas de FEDE. Esta separación de la fachada y la inclinación de los paneles
Página 102 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
permite que las ventanas no se vean afectadas y puedan mantenerse abiertas para
promover la ventilación natural al interior de los espacios.
Para la fachada este, se propone la remoción de los parasoles existentes y construir,
como se muestra en las imágenes siguientes los nuevos elementos de protección solar,
los cuales se fijarán como una doble fachada con estructura propia aunque se apoyará de
la existente de concreto. Los parasoles se proponen en láminas de plycem, material de
uso local que se encuentra en el mercado nacional la cual se comporta bien a la
intemperie y acepta acabados tales como friso, estuco e incluso pintura. Estas láminas se
soportan a un bastidor de perfiles metálicos a través de tornillos y pernos.
Interiormente también se plantea un cielo raso (cieling) de láminas de drywall de junta
invisible, acabado color blanco, colocado a 3.20mts de altura desde el piso acabado, es
decir, hasta el dintel superior de las ventanas existentes, con la finalidad de contribuir a
repartir de manera uniforme la iluminación natural en el espacio. Este cielo raso, se fijará
a la losa reticulada existente y permitirá una mejor distribución de las luminarias en el
espacio.
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Figura 64: Vista de los parasoles propuestos para las fachadas este y oeste del edificio “C”
En las siguientes imágenes se muestra la propuesta de éstos parasoles y su apariencia
tanto interior como exterior en las fachadas este y oeste del edificio “C”
Figura 65: Vista interior de los parasoles propuestos para las fachadas este y oeste del edificio “C”
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Figura 66: Vista exterior de los parasoles propuestos. Se pretende no sólo proteger las ventanas sino dar sombra a los muros, para reducir la ganancia de calor absorbida por estos.
A continuación se muestran los resultados de las simulaciones y las comparaciones entre
la situación inicial y la propuesta. Por la característica tan particular de implantación del
edificio y según los resultados arrojados en el capítulo 3, se tomará como períodos de
simulación para la propuesta el lapso entre enero y julio.
Las primeras tablas corresponden a las simulaciones hechas al taller de dibujo, orientado
al este que originalmente no tiene parasoles en su ventana.
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PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN
NATURAL
EDIFICIO “C” TALLERES DE DIBUJO SIN PROTECTORES SOLARES – ORIENTACIÓN ESTE
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PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
EDIFICIO “C” TALLERES DE DIBUJO SIN PROTECTORES SOLARES – ORIENTACIÓN ESTE
EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
SITUACION INICIAL – taller de dibujo sin protecciones solares
- Período de análisis Enero a Julio (equinoccio –verano)
PROPUESTA colocación de protectores solares según diseño
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PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
EDIFICIO “C” TALLERES DE DIBUJO SIN PROTECTORES SOLARES – ORIENTACIÓN ESTE
EFECTOS SOBRE LA ILUMINACIÓN NATURAL
SITUACIÓN INICIAL – Taller de dibujo sin protectores solares PROPUESTA colocación de protectores solares según diseño
U = 0.53
E min = 216.00 lux
E med= 402.97 lux
E máx= 598.65 lux
U = 0.54
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Análisis de los resultados.
Este taller de dibujo, del edificio “C” orientado al ESTE, originalmente no posee
protectores solares. A través de las simulaciones se puede observar la incidencia solar
directa de éste espacio va desde 0.00 a 5.00 horas diarias para el período de análisis de
enero a julio y que no presenta mayor variación para el otro período de septiembre a
diciembre tal como se observó en el capítulo 3.
Con la propuesta de los nuevos parasoles, se nota una disminución significativa de la
radiación solar a casi la mitad del tiempo respecto a la situación inicial, siendo la zona
cercana a la ventana la que sigue recibiendo la mayor incidencia solar.
En cuanto a los niveles de iluminación, y partiendo de la propuesta realizada de colocar
un cielo raso de color claro a 3.20 mts se observan valores promedios en la zona cercana
a la ventana de 393.36 lux, que representa un 52% menos que en la situación inicial
donde el promedio es de 818.91 lux. Para la zona lejana a la ventana en la propuesta
simulada se obtiene un promedio de 471.74 lux, que representa un 4% menos que en la
situación inicial cuyo promedio es de 493.52.
Cabe destacar, que los niveles de lux se aprecian muy similares en ambas situaciones,
pero en la propuesta se busca obtener niveles de iluminación difusa y uniforme al reflejar
los rayos solares en las repisas inclinadas y a su vez en el cielo raso propuesto, y no
tener una radiación directa sobre los planos de trabajo como sucede en la situación inicial.
Página 109 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Por tanto, se puede decir, de acuerdo a los resultados de las simulaciones que los niveles
de iluminación se han mejorado respecto a la situación original, sin embargo están por
debajo del nivel mínimo (500 lux) requerido por la Norma Covenin Venezolana, y el
restante debe ser aportado por iluminación artificial.
Referente a los niveles de uniformidad de iluminación en ambos casos (situación inicial y
propuesta) se mantienen casi iguales, en 53% para la primera y 54% para la segunda.
Pero es importante destacar lo que se comenta anteriormente en donde los niveles de lux
en la propuesta son más uniformes y menores que en la situación inicial.
A continuación se muestran los resultados de la simulación de los parasoles propuestos
para el taller de dibujo que originalmente si tenía protectores solares. Como se dijo
anteriormente, se propone remover y sustituir los existentes fabricados en láminas de
asbesto por los nuevos planteados en láminas de plycem.
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PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN
NATURAL
EDIFICIO “C” TALLERES DE DIBUJO CON PROTECTORES SOLARES – ORIENTACIÓN ESTE
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PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
EDIFICIO “C” TALLERES DE DIBUJO CON PROTECTORES SOLARES – ORIENTACIÓN ESTE
EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
SITUACIÓN INICIAL – Taller de dibujo con protectores solares
- Período de análisis Enero a Julio (equinoccio –verano),
PROPUESTA – sustituyendo los protectores solares por los planteados según diseño
Página 112 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
EDIFICIO “C” TALLERES DE DIBUJO CON PROTECTORES SOLARES – ORIENTACIÓN ESTE
EFECTOS SOBRE LA ILUMINACIÓN NATURAL
SITUACIÓN INICIAL – Taller de dibujo con protectores solares PROPUESTA – sustituyendo los protectores solares por los planteados según diseño
U = 0.65
E min = 216.00 lux
E med= 402.97 lux
E máx= 598.65 lux
U = 0.54
Página 113 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Análisis de los resultados.
Para este taller de dibujo, orientado al ESTE, que originalmente si posee protecciones
solares, se propone sustituirlos ya que como se analizó en el capítulo 3 generan una
reducción significativa de los niveles de iluminación e incluso afectan la operatividad de
las ventanas.
Como se observa, las protecciones solares actuales reducen la incidencia solar de
manera significativa, aspecto que se mantiene en la propuesta con los nuevos parasoles,
siendo que la zona cercana a la ventana continúa recibiendo la mayor radiación solar
debido a la orientación franca de ésta fachada hacia el este.
En cuanto a los niveles de iluminación se observan unos resultados positivos, ya que
según las simulaciones en la propuesta se observan niveles promedios de 393.36 lux, que
representa un 24% por encima de la situación inicial donde se aprecian 299.03 lux. En la
zona lejana a la ventana los valores promedios son de 471.74 lux, y representa un 52%
superior a los niveles de 224.69 lux simulados en la situación inicial.
En cuanto a la uniformidad de los niveles de iluminación, se nota que en la situación inicial
se registró un 65%, y en la propuesta un 54%. Se nota una disminución, pero se puede
decir, que los niveles de lux son mas uniformes en la propuesta, ya que hay una
reducción de la incidencia solar directa
Se puede interpretar entonces, que la propuesta de las repisas inclinadas a 30°, con una
separación prudente entre ellas (0.60m) y la colocación de un cielo raso a una altura de
Página 114 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
3.20m con acabado de color claro mejoran los niveles de iluminación natural, aunque, al
igual que en el caso anterior estos niveles no alcanzan al valor mínimo establecido en la
Norma Covenin Venezolana, y se debe complementar con el aporte que genere la
iluminación artificial.
A continuación se muestran los resultados de las simulaciones de las propuestas hechas
para las aulas 15C y 16C, las cuales originalmente no poseen protectores solares y
reciben una alta radiación solar durante horas de la tarde durante todo el año.
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PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN
NATURAL
EDIFICIO “C” AULAS 15C Y 16C CON PROPUESTA DE PROTECTOR SOLAR – ORIENTACIÓN OESTE
Perí
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PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
EDIFICIO “C” AULAS 15C Y 16C CON PROPUESTA DE PROTECTOR SOLAR – ORIENTACIÓN OESTE
EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR
SITUACIÓN INICIAL – Aulas 15C y 16C sin protectores solares PROPUESTA – colocación de protectores solares según diseño
Página 117 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
PROPUESTAS DE MEJORAS EN LAS PROTECCIONES SOLARES Y SUS EFECTOS SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR E ILUMINACIÓN NATURAL
EDIFICIO “C” AULAS 15C Y 16C CON PROPUESTA DE PROTECTOR SOLAR – ORIENTACIÓN OESTE
EFECTOS SOBRE LA ILUMINACIÓN NATURAL
SITUACIÓN INICIAL – aulas 15C y 16C sin protectores solares PROPUESTA – colocación de protectores solares según diseño.
Aula 15C
U = 0.63
Aula 16C
U = 0.74
Aula 15C
E min = 561.30 lux
E med= 937.11 lux
E máx= 1315.94 lux
U = 0.60
Aula 16C
E min = 859.38 lux
E med= 1230.73 lux
E máx= 1457.35 lux
U = 0.70
Página 118 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
Análisis de los resultados:
Las aulas 15C y 16C orientadas al oeste son la muestra representativa de la afección que
tienen todos los espacios del edificio que se encuentran recibiendo de manera directa la
radiación solar durante horas de la tarde.
En la situación inicial, se observa que las aulas reciben sol por más de 5 horas al día a
partir de las 13.00 horas aproximadamente. Con la colocación de los nuevos parasoles
propuestos, se nota una reducción significativa de la incidencia solar a un tiempo no
mayor de dos horas diarias. En este sentido se puede decir, que la propuesta de los
protectores solares es efectiva.
En cuanto a la los niveles de iluminación, se toma como referencia al aula 16C, y los
valores promedios en la propuesta son de 1339.64 lux para la zona cercana a la ventana,
que representa un 9% menos que en la situación inicial cuyo valor promedio es de
1471.55 lux. Para la zona lejana a la ventana, en la propuesta simulada los valores
promedios son de 1289.09 lux, que representa un 27% menos que la situación inicial.
Es importante destacar, al igual que en el caso del taller de dibujo que no poseía
protectores solares que en las aulas 15C y 16C los valores de iluminación tienen poca
variación entre la situación inicial y la mejorada, sin embargo en la propuesta se busca
alcanzar niveles de iluminación difusa y uniforme en todo el espacio, ayudados con la
reflexión de la luz en los parasoles inclinados y el cielo raso colocado a 3.20m con
acabado color blanco, mientras que en la situación inicial los valores corresponden a una
radiación directa al interior de las aulas.
Página 119 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
También es importante destacar, que los valores U se mantienen casi iguales en ambas
situaciones. Sin embargo, quedan por encima del 50% de uniformidad de iluminación
natural en el espacio.
Si se compara los resultados simulados obtenidos con los valores exigidos por la Norma
Covenin Venezolana en cuanto a los niveles de lux requeridos, se puede decir que éstos
superan el límite superior establecido de 1000 lux. Por tanto, se puede recomendar que
para una investigación posterior simular nuevamente estos espacios haciendo algunas
variaciones a los parasoles en cuanto a distanciamiento de las lamas o las inclinaciones
de las mismas.
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Capítulo 5. Conclusiones y recomendaciones
El Liceo Ezequiel Zamora es un caso de estudio interesante ya que posee muchos
atributos que le han sido conferidos desde el momento de su conceptualización y que una
vez construidos se pueden apreciar su efectividad. Tal es el caso de su implantación y
orientación de los espacios en sentido norte – sur, las materialidades, la disposición
forma y funcionamiento de las ventanas incluso los acabados en paredes, pisos y cielo.
Las simulaciones realizadas con el software Autodesk Ecotetc para este edificio
permitieron analizar la situación actual y proponer algunas mejoras sobre ésta, tomando
en cuenta que la situación inicial se puede considerar como “óptima”. Por ejemplo, se
nota la mejora que presenta la fachada sur, al extender la profundidad de la repisa
horizontal para la protección solar en el período de septiembre a diciembre (equinoccio
otoño – solsticio de invierno) a diferencia de la fachada norte. Esto se refuerza, cuando
se observan los valores de uniformidad de iluminación natural en los espacios. En este
caso, el aula orientada al norte tiene mejor distribución de la luz natural, y con la
propuesta el aula orientada al sur mostró una mejora de los niveles de luz natural
repartida uniformemente en el espacio.
Es importante comprender, que Venezuela por encontrarse por encima de la línea del
ecuador presenta para el solsticio de invierno una inclinación solar menor (50°) respecto
al solsticio de verano (72°), por lo que se hace necesario proteger de la incidencia solar
directa las fachadas sur de manera más eficiente respecto a las fachadas norte, ya que
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permitir una radiación solar directa al interior de los espacios puede generar disconfort en
los usuarios.
Por su parte, el edificio “C” se puede definir como un caso de estudio particular, ya que
plantea muchos retos para solucionar el problema de la alta incidencia de radiación solar
sin comprometer los niveles de iluminación natural en sus espacios. Sin embargo las
propuestas planteadas y simuladas en esta investigación muestran un mejor
comportamiento de los espacios con los nuevos parasoles en cuanto a la reducción de
horas de sol y niveles de iluminación.
Cabe destacar, que en cada caso de estudió se planteó una sola alternativa, quedando
para investigaciones posteriores analizar a través de simulaciones dos o más opciones
de protecciones solares y establecer una matriz de comparación entre ellas para definir
bajo otras variables tales como economía, estética, facilidad constructiva entre otras cuál
sería la más óptima que brinde un equilibrio entre la protección solar y mejores niveles de
iluminación natural.
Esta investigación se basó en analizar los casos de estudio bajo el software
especializado de Autodesk Ecotect, herramienta de simulación de mucha importancia que
permite visualizar las decisiones que el proyectista toma en cada proyecto. En este caso
se realizaron simulaciones de edificaciones construidas y se permitió comparar la
situación real versus la situación mejorada, y de esos resultados tomar acciones y
decisiones para mejorar aquellos aspectos considerados poco eficientes en la situación
inicial. Sin embargo, se considera que mas importante es el uso de este software en la
Página 122 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
fase de diseño y conceptualización, pues en esa etapa el proyectista tiene mayor control
para revertir o mejorar las decisiones de diseño, que redundarán sin duda en
edificaciones más acertadas y con un mejor comportamiento bioclimático.
De este trabajo se pueden derivar otras investigaciones continuando con las
simulaciones, y en este caso se pueden tomar los espacios y analizar con el mismo
software el comportamiento térmico de cada uno de ellos, comparando la situación inicial
con la propuestas hechas en esta investigación y poder tener una visión más amplia con
tres variables importantes: protección solar, iluminación natural y confort térmico interior.
Es importante mencionar, que en el diseño de edificaciones educativas se requiere
prestar atención a las variables climáticas fundamentales tales como la radiación solar,
ventilación e iluminación natural, sobre todo porque en Venezuela estas edificaciones son
de uso público y dependen económicamente del Estado para su funcionamiento y
mantenimiento. En este caso, los aportes dejados por el Arq. Carlos Raúl Villanueva son
muy importantes, ya que para las décadas de 1960 y 1970 logra desarrollar la Ciudad
Universitaria de Caracas con un compromiso firme de crear edificaciones adaptadas al
clima tropical y con una sensibilidad única para darles características específicas a cada
edificio que han perdurado en el tiempo y siguen vigentes como conceptos bioclimáticos.
Es válido acotar la importancia de las Normas y Recomendaciones para el diseño de
edificaciones educativas de FEDE. Se puede decir que estas recomendaciones están
acordes a la situación física, geográfica y climática de nuestro país, además que la
inclusión de la variable bioclimática permite a los proyectistas comprender la importancia
Página 123 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
de la adaptabilidad de cada edificio a los diferentes tipos de climas presentes en
Venezuela. El buen empleo e interpretación de ésta Norma garantiza la producción de
edificaciones educativas de un buen comportamiento ambiental de acuerdo a las zonas
climáticas del país.
En las simulaciones referentes a los niveles de iluminación natural, en ambos casos de
estudio se buscó alcanzar con las propuestas los niveles mínimos de 500 lux planteados
en la norma COVENIN 2249:93. En este sentido, se observó como en el Liceo Ezequiel
Zamora algunas aulas registraron niveles inferiores a 500 lux en las áreas más alejadas
de las ventanas, mientras que el espacio inmediato a la ventana registró valores iguales o
similares a 500 lux. Esto se debe a la implantación del edificio hacia las caras norte y sur
las cuales reciben la iluminación difusa del sol. Entre tanto, en el edificio “C” de la UNET
los valores simulados superan los 500 lux, ya que la condición del edificio en cuanto a su
implantación en sentido este-oeste para las caras más alargadas genera una radiación
solar directa. Sin embargo con las propuestas de parasoles, se logra reducir éstas
lecturas y mejorar los niveles de iluminación en los espacios tomados para las
simulaciones.
Finalmente, se considera importante que los arquitectos venezolanos en el ejercicio de su
profesión comprendan la importancia de proyectar edificaciones con criterios
bioclimáticos para nuestro país, aprovechando las herramientas tecnológicas como los
software de simulación ambiental para poder tomar decisiones de diseño acertadas. Pero
sobre todo, los profesionales de la arquitectura deben comprender el contexto físico,
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geográfico y climático de Venezuela, para que las respuestas arquitectónicas sean
acordes a ellas y se generen espacios confortables para los usuarios.
Página 125 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
REFERENCIAS:
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SOSA María, SIEM Geovanni, ALIZO Tibisay. Diagnóstico de la calidad higrotérmica y de
ventilación en espacios representativos de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo (FAU-
UCV). Tecnología y Construcción, 22(1):55-62,2006
Página 126 Arq. Leandro Gabriel Chacón Villamizar
CONGRESOS, CONFERENCIA O REUNIONES:
TRIENAL de investigación (1era, 2011, Facultad de Arquitectura y Urbanismo –
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http://www.avn.info.ve