Ciencias Económicas y Sociales

MULTICIENCIAS, Vol.16, Nº 2, 2016 (158-167)

ISSN: 1317-2255 (IMPRESO) / Dep. Legal pp 20002FA828 ISSN: 2477-9636 (DIGITAL) Dep. Legal ppi 201502ZU4642

Caracterización lumínica natural de un espacio en vivienda patrimonial - Maracaibo, Venezuela

Rosalinda González Gómez, Leriz Camacaro Sierra, Gaudy Bravo Morales y Magalis Gallardo Nadales

Facultad de Arquitectura y Diseño (FAD). LUZ- Venezuela

rosalindag2002@yahoo.es; lerizc@gmail.com; gaudybravo@gmail.com; gallardo_m@yahoo.com

Resumen

El objetivo es caracterizar durante el Solsticio de verano (Junio 21, 2015), el compor- tamiento lumínico natural en un espacio (sala-comedor) de una vivienda patrimonial; con el propósito de determinar si los niveles de iluminación obtenidos, resultan adecuados para el desarrollo de actividades durante el período diurno. Se registraron valores de iluminancia hori- zontal interior y exterior; se determinaron: Factor de Luz Diurna (FLD) y factor de uniformidad y se estableció comparación entre los niveles lumínicos obtenidos y los estándares nacionales. Observándose, dos zonas lumínicas: una con valores de FLD entre 5% y 10%, y otra con va- lores entre 1% y 2%, representando en área de piso un 32% y un 68%, respectivamente; los niveles lumínicos promedios en un 80% del tiempo evaluado se encuentran entre 1.112 lux y 1.604 lux. La vivienda presenta niveles lumínicos que permiten la realización de actividades durante el período diurno sin el uso de iluminación artificial.

Palabras clave: caracterización lumínica natural; iluminación natural; vivienda patrimonial; solsticio de verano.

Recibido: 27-04-2016/ Aceptado: 16-06-2016

NaturalLightCharacterizationofaSpaceinHeritageHouse-Maracaibo,Venezuela

Abstract

The aim is to characterize during the Summer Solstice (June 21, 2015), natural lighting behavior in a space (living room) of a heritage house; in order to determine whether lighting levels obtained, are suitable for the development of activities during the day period. Values horizontal interior and exterior illuminance were recorded; allowing determining factor Light Day (FLD), the factor of uniformity and establish a comparison between the light levels achie- ved compared with national standards. Observing, two lighting zones: one with FLD values between 5% and 10%, and another with values between 1% and 2%, representing floor area of 32% and 68%, respectively; average light levels by 80% of the evaluated time are among

1.112 lux and 1.604 lux. The house has light levels that allow the implementation of activities

during the day period without using artificial lighting.

Key Words: Natural light characterization; natural lighting; heritage house; summer solstice

Introducción

La vivienda en estudio, se encuentra en Santa Lu- cía, parroquia ubicada al noreste del área fundacional de la ciudad de Maracaibo - Estado Zulia, Venezuela. En el sector predomina, además de su gentilicio, cul- tura y tradición, el estilo de la casa tradicional zuliana producto de la adaptación regional de la vivienda colo- nial; la cual, se caracteriza por su diseño bioclimático. Tal estilo arquitectónico, entre otras características de índole histórico-cultural-ambiental, han propiciado cua- tro declaratorias patrimoniales y una vocación turística según FONACIT y FUNDAPATRIMONIO (2007). Sin

embargo, y a pesar de tales declaratorias, actualmente en el sector Santa Lucía se observa el deterioro del pa- trimonio cultural material inmueble, del cual la vivienda en estudio forma parte.

Dicho deterioro trae consigo, entre otros aspectos, la sustitución o modificación de ciertos elementos origi- narios de la vivienda por parte de los usuarios (dueños y habitantes de las mismas), que alteran en muchos casos, no tanto la parte formal, sino las condiciones internas de los espacios en cuanto a su adaptabilidad con el medio ambiente; lo que conlleva, a la utilización de mecanis- mos de acondicionamientos artificiales tanto térmicos como lumínicos, que al mismo tiempo, se traducen en un mayor consumo de energía.

Es por ello, que en este trabajo se plantea, la ca- racterización del comportamiento lumínico natural en un espacio representativo de una vivienda del sector (espacio con características originarias); con el objeto, de obtener información pertinente que coadyuve en la

toma de decisiones por parte de los usuarios-habitantes y de las instituciones involucradas en su conservación, relacionadas con el aspecto técnico-constructivo.

La evaluación se realizó en una fecha característi- ca de la trayectoria solar: solsticio de verano del primer semestre (21 de junio), con el propósito de analizar y evaluar si los sistemas de iluminación natural de la vi- vienda resultan adecuados a las condiciones de ilumina- ción exterior presentes en la localidad; esto es, en rela- ción a los niveles lumínicos óptimos para la realización de las actividades durante el periodo diurno.

Es importante señalar, que la ciudad de Maracai- bo, debido a su localización geográfica (límites entre la zona ecuatorial y tropical), cuenta con un gran caudal de energía térmica y lumínica proveniente del sol durante todo el año, lo cual garantiza la presencia de esta varia- ble en el diseño de la vivienda, sin embargo, es necesario un buen diseño de las aberturas ya que el nivel lumínico puede resultar excesivo si no están diseñadas en forma adecuada generando problemas de confortabilidad.

Si bien es cierto, que en el diseño de la vivienda se consideró el acondicionamiento lumínico natural de los espacios durante el periodo diurno, se hace necesario el conocimiento de los niveles de iluminación para de- terminar si son aceptables o no, según lo planteado por la normativa.

La obtención de valores se realizó de forma di- recta, es decir, a través de mediciones en sitio bajo con- diciones de cielo real, considerando los parámetros: ilu- minancia horizontal interior y exterior, y reflectancia de superficies internas; los cuales permitieron evaluar en el aspecto cuantitativo, el nivel de iluminancia de los

espacios para establecer comparación con los valores establecidos en la normativa COVENIN (1993); y en el aspecto cualitativo, el efecto del contraste, a partir de la observación visual directa registrada fotográficamente y de la obtención del factor de uniformidad.

Condiciones climáticas de referencia

La ciudad de Maracaibo, estado Zulia – Venezuela (10º40.5’ latitud norte y 71º37.3’ longitud oeste), posee un clima cálido – húmedo; caracterizándose por tem- peraturas y humedades relativas que varían muy poco durante el año, siendo sus valores medios entre 27.9ºC a 31.2ºC (Temperatura media: 29.6ºC) y de 71% a 83% (Humedad relativa media: 78%) respectivamente; con

amplitudes de 5.2ºC a 7ºC. Durante el año, se observan dos períodos de viento bien definidos; el primero, con régimen de vientos alisios, en los meses de diciembre a abril, con velocidades medias de 3 a 5 m/s y el segundo, de mayo a noviembre, con vientos muy débiles, varia- bles en dirección y velocidad, con predominio de tiempo de calma, especialmente entre 08:00 a.m. y 03:00 p.m. La precipitación anual promedio varía entre 450 y 550 mm y la radiación global media diaria es de 4.2 Kwh/m2 (González y González, 2013).

En relación a la fecha de estudio: Solsticio de ve- rano (21 de junio), la duración del día y la altitud del Sol al mediodía son máximas con respecto a cualquier otro día del año; en Maracaibo, para esta fecha, se da la mayor declinación hacia el norte. Tabla 1.

Tabla 1. Información del Solsticio de Verano – 21 de Junio de 2015.

Fuente: Thorsen, 2015

Características de la vivienda

La vivienda en estudio se encuentra ubicada en la calle 90 con Avenida 2B (Calle Federación), de la parro- quia Santa Lucía de la Ciudad de Maracaibo, teniendo como punto de referencia en diagonal la Iglesia Santa Lucía. Posee actualmente una superficie aproximada de construcción de 318 m² distribuidos en los siguientes espacios: sala-comedor, pabellón de enlace, dos dormi- torios, cocina, sala sanitaria, depósito, lavadero, patio interno y estacionamiento. Figuras 1 y 2

Las mediciones de iluminación se realizaron en el espacio sala-comedor de la vivienda; el cual posee un área aproximada de 40,56 m2, y una altura máxi- ma de 7 metros; dicho espacio se seleccionó, debi- do a que aún conserva los elementos originarios de la vivienda. Figura 2

Figura 1. Ubicación de la Vivienda.

Fuente: González y otros (2016)

Figura 2. Información planimétrica de la vivienda.

Fuente: González y otros (2016)

La sala-comedor cuenta con un sistema de ilumi- nación natural lateral; conformado por tres (3) ventanas batientes de madera, color blanco, con protecciones me- tálicas y sin superficie vidriada, de dimensiones 1,20 m. x 2,00 m.; dos de las aberturas y la puerta de entrada

principal (considerada también como fuente de luz) se encuentran en la fachada noreste, (fachada principal de la vivienda); y la otra, en la fachada sureste; todas ellas con relación directa hacia la calle. Figura 3

Figura 3. Sistemas de iluminación en el espacio sala-comedor de la vivienda.

Fuente: González y otros (2016)

Metodología

Establecer período de medición

Se estableció el período de medición de la ilumi- nancia horizontal exterior e interior: Las mediciones se realizaron el día 21 de junio de 2015 (solsticio de verano

– 1er semestre) y el período horario estuvo comprendido entre las 8:00 a.m. y las 4:00 p.m. Tabla 2

Caracterización del tipo de cielo

Previo a la realización de cada una de las medi- ciones, se procedió a caracterizar el tipo de cielo pre- sente en la localidad a partir de la observación directa (cantidad de nubes por octas). Figura 4

Tabla 2. Período de medición de la iluminancia horizontal exterior e interior

Nota: Hora legal - Es la hora que marca un reloj común; Hora solar - Es la hora que marcaría un reloj de sol al que no se le ha aplicado ninguna corrección.

Fuente: González y otros (2016)

Figura 4. Condición del cielo según el número de octas.

Fuente: Artigoo (2015)

Mediciones de iluminancia horizontal exterior e interior

Las mediciones de los niveles de iluminancia horizontal exterior, se realizaron al comienzo y final de cada medición interior, utilizando un luxómetro di- gital MINOLTA T-10, con un rango de Iluminancia: 0

– 299.000 lux.

Para la iluminancia horizontal interior, se utilizó el mismo equipo, y se trazó una retícula en el piso de la sala-comedor, en función de las dimensiones del espacio (área aproximada de 40,56 m2); resultando módulos de

1.20 x 1.20 m, con separación de aproximadamente 0.60

m. de la pared. El equipo fue colocado sobre un perfil en “L” compuesto por un brazo vertical de 0.90 m. de alto y un brazo totalmente horizontal de 1.00 m de largo; fiján- dose en un extremo del perfil, con el propósito de quedar separado del cuerpo de la persona encargada de realizar las mediciones y evitar que las sombras afectaran la(s) lectura(s). El brazo vertical permitió mantener la altura del plano de trabajo. Figura 5

Figura 5. Representación en planta del trazado de la retícula y foto- grafía del proceso de medición de la iluminancia horizontal interior- Fuente: González y otros (2016)

Mediciones de reflectancia en superficies internas

Se realizaron mediciones de reflectancia sobre las superficies de pared, techo y piso; ya que, la reflectancia de las superficies internas y del equipamiento afecta el nivel de iluminación. Figura 6.

El método utilizado es el de iluminancia – lumi- nancia; el cual consiste en tomar mediciones de lumi- nancia de las superficies (E1) colocando la fotocelda del luxómetro de cara a la misma, a una distancia de 2 a 10 cm (hasta obtener una lectura estable), y posteriormente la medición de la iluminancia que reciben las superfi- cies (E2), colocando la fotocelda orientada en sentido contrario y apoyada en la misma con el fin de medir la luz incidente; con dichos valores, se determinó el factor de reflexión de la superficie (Kf) utilizando la siguiente ecuación (Atif y otros, 1997):

Kf = E1/E2 (100) (1)

Registro visual de la iluminación natural

Esto comprende la observación directa y el re- gistro a través de fotografías, con el propósito de tener una apreciación subjetiva de la apariencia del espacio o los efectos lumínicos generados a través de los disposi- tivos de luz. El relevamiento fotográfico se realizó uti- lizando una cámara digital Hewlett Packard Photosmart M417, 5.2 megapixels, 3X optical, 7X digital.

Procesamiento de la información

Posteriormente a la obtención de los regis- tros, se realizó el procesamiento numérico y gráfi- co de la información a través del programa Microsoft office Excel 2007.

Figura 6. Características de las superficies internas en sala-comedor.

Fuente: González y otros (2016)

Determinación del Factor de Uniformidad

Para analizar el aspecto cualitativo, se determinó el factor de uniformidad para establecer la comparación con los valores correspondientes a los límites de hete- rogeneidad del campo luminoso (Tabla 3); y evaluar si las variaciones de iluminación presentes en el espacio pueden ser más o menos aceptables en relación con el uso del mismo.

Tabla 3. Factor de uniformidad sobre el plano de referencia

Fu =Imin / Imed (2) Donde:

Fu: factor de uniformidad

Imin: nivel de iluminancia mínimo Imed: nivel de iluminancia media

Fuente: Puppo y Puppo (1971:111)

Determinación del Factor de Luz Diurna (FLD)

Se determinó el Factor de Luz Diurna (FLD); el cual, se establece como la relación entre la iluminación interior (lux) y la iluminación horizontal exterior (lux) sin obstáculos, en porcentaje [3]. Posteriormente, se es- tableció la comparación con valores recomendados se- gún estándares internacionales. Tabla 4

FLD= Iint / Iext * 100 [3] Donde:

Iint: Iluminación natural interior Iext: Iluminancia horizontal exterior

Tabla 4. Niveles generales o mínimos recomendados del Factor de Luz Diurna (FLD) en edificaciones

Nota: (Código I.E.S. 1961 / B.S.I. C.P. 3/1 A (1964).

Fuente: Hopkinson y otros (1966:22)

Comparación con niveles de iluminación según Normativa COVENIN

Para establecer la comparación con niveles de ilu- minación según normativa, se utilizó lo indicado en la Norma Venezolana COVENIN (Ministerio de Fomento, 1993), en su artículo 4.1; el cual establece, tres nive- les de iluminancia media en servicio para actividades y tareas visuales específicas y áreas de trabajo en con-

diciones normales (A, B y C). Los valores por encima del indicado como valor superior “C”, suponen un de- rroche de energía y niveles por debajo del valor inferior “A”, significan un desempeño visual menos eficiente. Los valores medios de la gama “B” corresponden a la iluminancia media en servicio recomendada de acuer- do a los requisitos visuales de la tarea, la experiencia práctica y la necesidad de una utilización eficaz de la energía. Tabla 5.

Tabla 5. Iluminancias en tipos generales de actividad en áreas interiores.

Fuente: Ministerio de Fomento (1993:5)

Resultados Condiciones del cielo

El día 21 de junio se observó una gran variabili- dad en las condiciones de cielo; en el horario matutino, una nubosidad parcial (de 3 a 4 octas), con predominio

de nubes altas que se caracterizan por no bloquear la luz solar; entre las 11:00 a.m. y la 01:00 p.m., un cielo nublado (de 5 a 7 octas), con la presencia de nubes altas y nubes medias del tipo alto cúmulo (color blanco grisá- ceo), las cuales se caracterizan por bloquear a menudo la luz solar; y, a partir de las 02:00 p.m. se observó cielo cubierto (8 octas) con predominio de nubes medias del tipo alto estrato (color grisáceo). Tabla 6

Tabla 6. Condiciones de cielo para el día 21 de junio de 2015

Fuente: González y otros (2016)

Niveles de iluminación

En el caso de estudio; las aberturas se encuentran ubicadas hacia la orientación noreste y sureste, obser- vándose un horario critico entre las 08:00 a.m. y 09:00

a.m. en lo referido al uso y control de la iluminación natural; existiendo grandes áreas o zonas de luz por el ingreso de luz solar directa, lo cual ocasiona sobrecalen- tamientos que resultan indeseables para la realización de actividades en algunas zonas del espacio; así como tam- bién, el inconveniente de posibles riesgos de deslumbra- miento por la distribución irregular de la iluminación y los efectos de alto contraste.

Durante este periodo, se registraron los valores más altos de iluminación en áreas cercanas a las abertu- ras, en rangos comprendidos entre 15.240 lux y 58.300 lux; manteniéndose en el resto del espacio un promedio lumínico de 1.567 lux a las 08:00 a.m. y de 1.481 lux a las 09:00 a.m. A partir de ese periodo horario, la ilumi- nación en el espacio se presenta con una mayor unifor- midad, con valores promedios que oscilan entre 1.112 lux y 1.604 lux; siendo los valores de iluminación más bajos hacia el final de las mediciones, valores promedios de 594 lux, a las 03:00 p.m. y de 140 lux a las 04:00 p.m. debido a las condiciones de cielo presentes en la locali- dad (cielo cubierto). Figura 7

Figura 7. Registro fotográfico y graficas por hora – Fecha: 21 de junio 2015

Fuente: González y otros (2016)

Heterogeneidad del campo luminoso

En relación a la heterogeneidad del campo lumi- noso, el factor de uniformidad se encuentra entre los lí- mites de lo normal (Tabla 7). Es importante señalar, que para el cálculo de la iluminancia media (Imed (lux)) se

excluyeron los valores correspondientes a la entrada de luz solar directa (valores entre 15.240 lux y 58.300 lux); los cuales, representan a las 8:00 a.m. solo un 24% del total de puntos de la retícula; a las 09:00 a.m. un 8% y a la 01:00 p.m. un 4%.

Tabla 7. Factor de uniformidad por hora – Fecha: 21 de junio 2015

Fuente: González y otros (2016)

Factor de Luz Diurna (FLD)

En relación al Factor de Luz Diurna (FLD), se cumple con el nivel recomendado para el espacio sala (1%) prácticamente en la totalidad del espacio. Pudién- dose diferenciar dos (02) zonas lumínicas: una zona cer- cana a las aberturas, que representa un 32% del área de piso del espacio (área aproximada: 13 m2), que abarca la franja con los puntos desde A1 hasta A6 y, los puntos B6, C6 y D6, con valores que se encuentran entre un 5% y 10%; y otra zona que representa un 68% del área de piso del espacio (área aproximada: 27 m2), que abarca las filas B, C y D desde la columna 1 hasta la 5, con valores entre 1% y 2%; a excepción de la ultima hora de medición donde los valores de FLD se encuentran entre 2% y 4%. Figura 7.

Figura 7. Zonas definidas por el Factor de Luz Diurna

Fuente: González y otros (2016)

Comparación de niveles de iluminación con normativa existente

Con respecto al nivel lumínico según normativa, en un 67% del período considerado los valores de ilu- minación natural permiten la realización de tareas vi- suales con objetos de tamaño pequeño o contraste me- dio y en ocasiones con objetos muy pequeños y bajo contraste (nivel requerido según normativa: 500 lux

– 5000 lux); aun con los niveles más bajos (nivel re- querido según normativa: 50 lux – 500 lux), las condi- ciones lumínicas naturales obtenidas en el espacio per- miten tener áreas de trabajo donde se pueden realizar tareas visuales ocasionalmente.

Conclusiones

El principal elemento para el aprovechamiento de la luz natural son las aberturas. Su forma, posición, orientación y tamaño influyen en gran medida en la ca- lidad de la luz que aportan; en el caso de la vivienda en estudio, ésta se caracteriza por el empleo de grandes ventanales, que garantizan aparte de la ventilación una iluminación suficiente para la realización de activida- des; observándose para la fecha de estudio:

En el aspecto cuantitativo, niveles promedios de iluminancia horizontal interior, entre 1.112 lux y 1.604 lux, los cuales se encuentran dentro de los rangos esta- blecidos por la normativa nacional para la realización de actividades que requieren de una gran agudeza visual; esto, sin el uso de iluminación artificial durante el pe- ríodo diurno, lo que representa un ahorro de energía en

este renglón. Aun cuando, se presentan niveles de ilumi- nación demasiados altos (entre 15.240 lux y 58.300 lux), que producen sobrecalentamientos en el espacio (entra- da de luz solar directa), las ventanas están diseñadas para permitir el paso de la ventilación y refrescar el ambiente. En el aspecto cualitativo, en el espacio en gene-

ral, existe uniformidad lumínica para la realización de actividades; excluyendo las primeras horas de la ma- ñana donde se hace necesario el control de la ilumi- nación por las zonas de alto contraste que se generan por la presencia de la luz solar directa en relación con las zonas sombreadas que se encuentran en contraluz; situación que debe evitarse por ser causa de posibles deslumbramientos y problemas de desadaptación que ocasionan cansancio visual.

Agradecimiento

A la comunidad de Santa Lucia, en especial a la Sra. Sila de Aranaga y su familia por su apoyo y hospi- talidad al permitir en su vivienda la instalación de equi- pos, constantes mediciones y otras actividades requeri- das para esta investigación.

Referencias

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