MAURICIO GARCÍA HERNÁNDEZ · mauricio garcÍa hernÁndez diagnÓstico de iluminaciÓn natural en vivienda de interÉs prioritario en altura desde la eficiencia energÉtica ... 1

MAURICIO GARCÍA HERNÁNDEZ

DIAGNÓSTICO DE ILUMINACIÓN NATURAL EN VIVIENDA DE INTERÉSPRIORITARIO EN ALTURA DESDE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA

Director: Ader Augusto García Cardona Tutor: Carolina Bedoya Jaramillo

García Hernández, Mauricio

Medellín 2014

AGRADECIMIENTOS

A Dios creador del universo y dueño de mi vida que

me permite construir sueños y posibilidades.

A mis padres y hermanos por el apoyo incondicional

que me dieron a lo largo de la carrera y de mi vida,

porque sé que siempre han estado y estarán en mi

vida, por ello mi actitud de gratitud y doy gracias por

todo lo que me sucede, sabiendo que cada paso

adelante es un paso hacia el logro de algo más

grande y mejor que mi situación actual.

DIAGNÓSTICO DE ILUMINACIÓN NATURAL ENVIVIENDA DE INTERÉS PRIORITARIO EN ALTURA

DESDE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA

CONTENIDO

1. PRESENTACIÓN....................................................................................................................1

1.1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICATIVA.............................................................................2

1.1.1. LA VIVIENDA DE INTERÉS PRIORITARIO DESDE LA NORMATIVA EN

COLOMBIA.....................................................................................................................................6

1.1.2. ILUMINACIÓN NATURAL Y EFICIENCIA ENERGÉTICA .......................................10

1.2. OBJETIVOS.......................................................................................................................14

1.2.1. GENERAL .........................................................................................................................14

1.2.2. ESPECÍFICOS ...................................................................................................................14

2. ENFOQUE .............................................................................................................................15

2.1. TEMA.................................................................................................................................15

2.2. PROBLEMA ......................................................................................................................16

3. METODOLOGÍA ..................................................................................................................19

3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN.............................................................................................20

4. REALIDAD CONCEPTUAL (MARCO TEÓRICO) ...........................................................22

4.1. VIP EN ALTURA..............................................................................................................23

4.1.1. VIVIENDA SOSTENIBLE ...........................................................................................25

4.2. ILUMINACIÓN NATURAL.............................................................................................27

4.2.1. CONCEPTOS BÁSICOS...............................................................................................27

4.2.1.1. UNIDADES LUMÍNICAS ............................................................................................27

4.2.1.2. RADIACIÓN SOLAR ...................................................................................................31

4.2.1.2.1. CARACTERÍSTICAS DE LA RADIACIÓN SOLAR .............................................33



4.2.1.2.2. ILUMINANCIA DEL CIELO ...................................................................................35

4.2.1.2.3. TIPOS DE CIELO......................................................................................................36

4.2.1.2.4. FUENTES DE LUZ NATURAL ...............................................................................37

4.2.2. RELACIÓN CON EL OBJETO ARQUITECTÓNICO Y EL DESARROLLO

INGENIERIL .................................................................................................................................39

4.2.2.1. RELACIÓN CON EL ENTORNO INMEDIATO.........................................................40

4.2.2.1.1. RELACIÓN CON LA VEGETACIÓN .....................................................................43

4.2.2.1.2. ASPECTOS DE LA FORMA URBANA ..................................................................44

4.2.2.1.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL PROYECTO ........................................45

4.2.2.1.3.1. FORMA GENERAL DEL EDIFICIO ...................................................................45

4.2.2.1.3.1.1. COMPACIDAD DE LA EDIFICACIÓN..........................................................46

4.2.2.1.3.1.2. POROSIDAD DE LA EDIFICACIÓN..............................................................47

4.2.2.1.3.1.3. ESBELTEZ DE LA EDIFICACIÓN .................................................................48

4.2.2.1.3.2. EL TRATAMIENTO DE LA ENVOLVENTE DE LA EDIFICACIÓN..............49

4.2.2.1.3.2.1. ASENTAMIENTO DE UNA EDIFICACIÓN..................................................50

4.2.2.1.3.2.2. ASENTAMIENTO DE UNA EDIFICACIÓN..................................................50

4.2.2.1.3.2.3. PERFORACIONES O VANOS EN UNA EDIFICACIÓN ..............................51

4.2.2.1.3.2.4. TRANSPARENCIA DE LA ENVOLVENTE EN UNA EDIFICACIÓN........52

4.2.2.1.3.2.5. COLOR DE LA ENVOLVENTE EN UNA EDIFICACIÓN ...........................53

4.2.2.1.3.3. EL INTERIOR DE LA EDIFICACIÓN ................................................................54

4.2.2.1.3.3.1. COMPARTIMENTACIÓN DEL INTERIOR...................................................56

4.2.2.1.3.3.2. CONEXIÓN CON EL INTERIOR....................................................................57

4.2.2.1.3.3.3. COLOR DEL INTERIOR..................................................................................57

4.2.2.1.3.3.4. GEOMETRÍA DEL ESPACIO INTERIOR ......................................................58

4.2.2.1.3.3.4.1. VOLUMEN........................................................................................................59



4.2.2.1.3.3.4.2. FORMA..............................................................................................................60

4.2.2.1.3.3.4.3. PROPORCIONES..............................................................................................60

4.2.2.1.3.3.4.4. DESNIVELES....................................................................................................61

4.2.2.1.3.4. SISTEMAS DE ILUMINACIÓN NATURAL......................................................61

4.2.2.1.3.4.1. ILUMINACIÓN LATERAL..............................................................................62

4.2.2.1.3.4.2. ILUMINACIÓN CENITAL...............................................................................63

4.2.2.1.3.4.3. ILUMINACIÓN COMBINADA .......................................................................64

4.3. ENERGÍA ELÉCTRICA ...................................................................................................64

4.3.1. MEDICIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA....................................................................65

4.3.2. DEMANDA DE CONSUMO ........................................................................................65

5. PARÁMETROS PARA EL ESTUDIO DE MEDICIÓN ......................................................67

5.1. ESTUDIO PILOTO............................................................................................................67

5.2. EJERCICIO DE CAMPO ..................................................................................................75

5.2.1. PROCEDIMIENTO .......................................................................................................75

5.2.2. OBJETO: Bloque de apartamentos multifamiliar San Sebastián IV Etapa ...................78

5.2.3. VARIABLES DEL PROCEDIMIENTO .......................................................................78

5.2.3.1. NIVELES DE ILUMINACIÓN.....................................................................................78

5.2.3.2. LOCALIZACIÓN DEL EQUIPO MEDIDOR..............................................................79

5.2.3.3. CONSUMO DE ENERGÍA ...........................................................................................80

5.2.3.4. INTERVALO DE MEDICIÓN......................................................................................81

5.2.4. ESTRATEGIA DE MEDICIÓN....................................................................................81

5.2.4.1. DATOS...........................................................................................................................83

5.2.4.2. SOFTWARE PARA ELABORACIÓN DE GRÁFICOS..............................................83

6. RESULTADOS......................................................................................................................84



7. CONCLUSIONES .................................................................................................................95

8. BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................................97



CONTENIDO DE IMÁGENES

Figura 1. Matriz de correlaciones..................................................................................................20

Figura 2. Espectro de radiación electromagnética y espectro visible. ..........................................27

Figura 3. Reflectancia y transmitancia como propiedad de la luz. ...............................................29

Figura 4. Deslumbramiento directo y reflejado. ...........................................................................31

Figura 5. Estaciones en el hemisferio norte. .................................................................................32

Figura 6. Incidencia solar según la época del año.........................................................................32

Figura 7. Incidencia solar según la hora........................................................................................34

Figura 8. Balance de la radiación solar. ........................................................................................35

Figura 9. Repercusión de una vertiente a norte y al sur ................................................................42

Figura 10. Relación con la vegetación. .........................................................................................43

Figura 11. Compacidad de una edificación...................................................................................46

Figura 12. Porosidad de una edificación (planta arquitectónica). .................................................47

Figura 13. Patio o pozo de luz.......................................................................................................47

Figura 14. Esbeltez de una edificación. ........................................................................................48

Figura 15. Asentamiento de una edificación. ................................................................................50

Figura 16. Relación de adosamiento en una edificación. ..............................................................50

Figura 17. Vanos o perforaciones en una edificación. ..................................................................51

Figura 18. Transparencia presente en una edificación. .................................................................52

Figura 19. Ejemplo de planta arquitectónica con un alto grado de divisiones..............................56

Figura 20. Ejemplo de elemento de conexión interior. .................................................................57

Figura 21. Interior de un edificio donde predomina el color claro. ..............................................57

Figura 22. Relación forma horizontal y vertical de una ventana. .................................................59

Figura 23. Relación de la forma con el reparto de luz. .................................................................60

Figura 24. Variaciones de luz y visión en espacios con escalonamiento descendente y ascendente

........................................................................................................................................................61

Figura 25. Iluminación lateral por medio de ventanas ..................................................................62

Figura 26. Iluminación cenital ......................................................................................................63

Figura 27. Crecimiento GWh en Colombia (2013 – 2014)...........................................................66



Figura 28. Localización San Sebastián IV Etapa. .........................................................................68

Figura 29. Afectaciones por iluminación natural al interior de los apartamentos. .......................69

Figura 30. Percepción del usuario en la iluminación natural al interior de los apartamentos.......70

Figura 31. Áreas del apartamento en donde es necesario encender lámparas. .............................73

Figura 32. Artefacto necesario para mejorar la iluminación natural.............................................74

Figura 33. San Sebastián IV Etapa................................................................................................76

Figura 34. Localización San Sebastián. ........................................................................................77

Figura 35. Proyecto San Sebastián................................................................................................77

Figura 36. Localización sensores apartamento 102. .....................................................................81



Figura 39. Configuración en densidad y adosamiento, bloques 1 al 6..........................................85

Figura 40. Implantación en ladera de los bloques tipo..................................................................85

Figura 41. Incidencia solar por esbeltez de la edificación. ...........................................................86

Figura 42. Niveles de iluminación durante una semana en las áreas de cocina y patio de ropas del

primer piso......................................................................................................................................87

Figura 43. Niveles de iluminación durante una semana, en las áreas de cocina y patio de ropas

del cuarto piso. ...............................................................................................................................88

Figura 44. Niveles de iluminación durante una semana en las áreas de cocina y patio de ropas del

séptimo piso....................................................................................................................................88

Figura 45. Niveles de iluminación obtenidos en el apartamento piso 1........................................90

Figura 46. Niveles de iluminación obtenidos en el apartamento piso 4........................................91

Figura 47. Niveles de Iluminación obtenidos en el apartamento piso 7. ......................................92



CONTENIDO DE TABLAS

Tabla 1. Factores de reflexión de diversos colores. ......................................................................54

Tabla 2. Niveles de lux en la vivienda. .........................................................................................55

Tabla 3. Número de personas en el apartamento en la semana .....................................................71

Tabla 4. Número de personas en el apartamento el día sábado.....................................................72

Tabla 5. Número de personas en el apartamento el día domingo..................................................72

Tabla 6. Promedio de lámparas utilizadas en los apartamentos ....................................................74

Tabla 7. Consumo en KW/h en los apartamentos con problemas de iluminancia. .......................93

P á g i n a | 1DIAGNÓSTICO DE ILUMINACIÓN NATURAL ENVIVIENDA DE INTERÉS PRIORITARIO EN ALTURA


1. PRESENTACIÓN

En cuanto a la iluminación natural de los espacios interiores de las viviendas en Colombia no

existen leyes que reglen y orienten a los proyectistas para aprovechar la luz natural, la cual es una

estrategia importante para el aprovechamiento de los recursos naturales renovables. Para las

personas, una solución para iluminar un espacio oscuro está generalmente asociado en encender

luminarias; si esta idea la contextualizamos al hecho que existen estudios que establecen rangos

de iluminación para las viviendas a partir que existen diferentes factores que pueden contribuir a

mejorar la obtención de la calidad lumínica, a partir del diseño de un espacio que se adapta

adecuadamente al "clima luminoso" de cada lugar, satisfaciendo las expectativas de sus

ocupantes.

Con este estudio se evaluaron las condiciones de iluminación en vivienda de interés

prioritario en altura basado en el análisis de datos recopilados con instrumentos durante siete días

en el macroproyecto que adelanta la Caja de la Vivienda Popular de la ciudad de Manizales, en el

que la radiación incidente sobre los distintos paramentos de una edificación permitió determinar

que los mismos, no dan una respuesta ajustada a la realidad de las condiciones necesarias para el

desarrollo de actividades al interior de la edificación. Este documento muestra que dichas

condiciones han llevado a que los usuarios utilicen luminarias durante el día incrementando los

consumos de energía eléctrica, es decir que el hecho de no poseer leyes nacionales que exijan a

los diseñadores y constructores cumplir con rangos de iluminación natural al interior de las

edificaciones se está incrementado el valor del consumo de energía eléctrica.



1.1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICATIVA

La construcción de vivienda con perspectiva social no se puede sustraer a los vaivenes de la

coyuntura socioeconómica y a las respuestas que desde las políticas de vivienda desarrolladas. La

vivienda de interés prioritaria en Colombia vive las consecuencias de la transición al modelo de

estado neoliberal basado en subsidios, a la demanda que inicia en la década de los noventa, con la

creación del sistema nacional de vivienda de interés social. En efecto, con la promulgación de la

Ley 3ª de 19911, se inicia un proceso de privatización de la promoción, construcción y

financiamiento de la vivienda (Tarchópolus y Ceballos 2003)2. El subsidio familiar de vivienda

como instrumento central de la política nacional, pone en manos de los usuarios un papel

protagónico en los procesos de producción de vivienda, ya que desde entonces, tienen un poder

adquisitivo que les confiere capacidad de negociación y de selección frente a la oferta. Los

constructores particulares, de su lado, reaccionan favorablemente al modelo, pues encuentran una

demanda efectiva que traza un escenario adecuado para el desarrollo de sus empresas. La

producción de vivienda queda definitivamente en manos de la empresa privada, cuya racionalidad

corresponde a la maximización del patrimonio particular y no a la satisfacción del interés

colectivo. La calidad de la vivienda ha quedado a la deriva y los usuarios no poseen la

organización ni la capacitación necesaria para reclamarla y mucho menos definirla. Pese a que la

mencionada ley, explícitamente encarga esta tarea al poder ejecutivo3, las sucesivas políticas de

vivienda se han preocupado esencialmente de la cobertura y de los mecanismos para lograr las

1 Congrweso de Colombia, en la Ley 3ª de 1991 crea el Sistema Nacional de Vivienda de Interés Social, establece elsubsidio familiar de vivienda y reforma el Instituto de Crédito Territorial, ICT2 Olga Lucía Ceballos Ramos, Doris Tarchópulos Sierra y Alberto Saldarriaga Roa. Vivienda social en Colombia.Una mirada desde su legislación: 1918-2005.3 El artículo 40 de la Ley 3ª de 1991 dice “El Gobierno Nacional reglamentará las normas mínimas de calidad de lavivienda de interés social, especialmente en cuanto a espacio, servicios públicos y estabilidad de la vivienda”



metas cuantitativas, dejando la reglamentación en materia de habitabilidad, en manos de las

oficinas locales de planeación, las cuales no cuentan con elementos técnicos para generar,

siquiera normas mínimas generales. En el caso de Manizales, el código de construcciones y

urbanizaciones contiene, un magro capítulo sobre normas de habitabilidad de los espacios, que

intenta ser general a todo tipo de construcciones y que no precisa sobre el tema de la vivienda. No

profundiza, por consiguiente, en la Vivienda de Interés Social y menos aún en la Vivienda de

Interés Prioritario.

Las diversas administraciones municipales han emitido alguna normatividad especialmente

en las grandes ciudades como Bogotá, Medellín y Cali, aunque se limitan casi exclusivamente al

tema del área mínima de la vivienda. Los arquitectos, a nivel mundial, han estudiado sobre las

condiciones mínimas de habitabilidad, sin embargo, sus elaboraciones solo tienen fuerza de ley

en diferentes países como España con el C.T.E.4, Chile con propuestas de vivienda social5 de

reconocimiento por su aporte a las condiciones de habitabilidad, Nicaragua con la NTON 11 –

013-046 que determina las normas mínimas de dimensionamiento para desarrollos habitacionales,

quienes han logrado un adelanto importante en el desarrollo de la vivienda de interés social o

vivienda social con estándares de vivienda saludable.

Los célebres arquitectos del movimiento moderno encabezados por Le Corbusier, tuvieron

una amplia ascendencia sobre planificadores y proyectistas en la forma de concebir las ciudades y

sobre las características que según sus postulados deberían tener las zonas residenciales. Su

4 Código Técnico de la Edificación. Última Actualización 2006. España.5 Chile. Elemental Proyecto VDsD Quinta Monroy, Av. Pedro Prado – Iquique. 2004 ó Vivienda Social deemergencia en Tarapacá, Post terremoto de Chile 2005 (Concurso)6 Norma Técnica Obligatoria de Nicaragua, NTON 11 – 013-04. Aprobada el 10 de Junio del 2005



influencia aún se deja sentir con fuerza en las ciudades y estratos sociales en donde caben

macroproyectos de vivienda, pero al aterrizar en la realidad de nuestros sectores populares y en

las características de los asentamientos de montaña del tipo de la zona cafetera de nuestro país,

estos modelos habitacionales comienzan a desdibujarse y toman lugar, esquemas poco

planificados que distan de la pureza de los planteamientos teóricos. En Colombia, se han

adelantado algunos trabajos sin que se haya concretado a la fecha ninguna norma de obligatorio

cumplimiento. La complejidad de tal tarea está dada por la diversidad de factores que intervienen

en la habitabilidad, en la cual se agrega la variedad de climas y culturas presentes a lo largo del

país. Una norma, se debe además, entrelazar con los códigos de sismo resistencia y con las

tecnologías disponibles, también con estudios de ergonomía y de funcionalidad espacial; debe

también, integrar los conceptos y normas en materia de diseño para la discapacidad y considerar

la viabilidad financiera de las exigencias resultantes. Adicionalmente, está la consideración de

todos los aspectos de tipo social y cultural. No se trata de una tarea simple, pero sirva de ejemplo

que tampoco lo fue en su momento la elaboración de la norma de construcción sismo resistente.

En Colombia, se registra en los años setenta el “modelo de normas mínimas” resultante del

trabajo Normas mínimas de urbanización, servicios públicos y comunitarios (ICT, DPN y DAPD

1972)7 aplicados en Bogotá los cuales fueron un aporte importante para el ordenamiento del

proceso de urbanización informal, dando origen a las llamadas urbanizaciones de norma mínima8.

7 Instituto de Crédito Territorial, Departamento Nacional de Planeación, Departamento Administrativo de PlaneaciónDistrital8 PEINADO Pontón, Javier. Ponencia: Alrededor de Bogotá. Evento: Globalización forma urbana y gobernabilidad.2007



En el año 2001, el INURBE9 publica el Acuerdo 22, en el que se establece la Guía para la

viabilización de los proyectos de vivienda de interés social urbana, la cual indica áreas,

dimensiones y alturas mínimas para los espacios en las viviendas de interés social.

El Plan Parcial de la ciudadela El Porvenir en Bosa, Bogotá establece lineamientos sobre al

área y frente mínimos para vivienda unifamiliar, bifamiliar y multifamiliar, decreta el área

mínima de la vivienda como el resultado de multiplicar el número de alcobas por 15 m² y enuncia

que los patios de iluminación deben tener un área mínima de 6 m2 con lado mínimo de 2 m.

Define la altura mínima de los espacios en 2.2 m. En resumen, es todo lo que establece en

relación con características de habitabilidad al interior de la vivienda, en donde no se tienen en

cuenta los aspectos climáticos ni mucho menos aspectos de confort.

El decreto 2060 de 2004, del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo territorial,

establece las normas mínimas para vivienda de interés social urbana, sin embargo, se refiere

únicamente a las dimensiones mínimas de los lotes y de las áreas de cesión reduciendo, para la

vivienda unifamiliar, el área mínima de 50 a 35 m2, e igualmente el frente mínimo de 5 a 3,5 m.

Es así, como desde la revisión del marco normativo, no se han destacado apartes en

estándares mínimos en niveles de ruido, ventilación natural, ni mucho menos en iluminación

natural, donde previo, a la elaboración de una norma técnica, se requiere un marco conceptual en

la calidad de la vivienda que no ha sido elaborado, al menos no en una forma completa. Se

destaca en este sentido el trabajo, Tarchópulos y Ramos (2003), sobre Calidad de la vivienda

dirigida a sectores de bajos ingresos en Bogotá de INJAVIU, en el cual se plantea un modelo de

9 Instituto Nacional de la Reforma Urbana



análisis para la comprensión de calidad de la vivienda a partir del estudio de proyectos

subsidiados en tres localidades de Bogotá: Ciudad Bolívar, Bosa y Suba, basado en dos tipos de

criterio. Uno, derivado de los parámetros acumulados a lo largo del proceso modernizador y el

otro, proveniente del medio cultural específico donde se habita.

1.1.1. LA VIVIENDA DE INTERÉS PRIORITARIO DESDE LA NORMATIVA

EN COLOMBIA

Para satisfacer las necesidades básicas y sociales, la vivienda debe ofrecer espacios que

faciliten el desarrollo de actividades como alimentarse, dormir, descansar y mantener una

higiene, lo cual se define según las dimensiones y la dotación de los espacios que se reglamentan

por el Decreto 2190 del 200910 (Capítulo único, Artículo 2, Numeral 2.6 – 2.6.1). En cuanto a las

expectativas del usuario, es importante reconocer que las personas se comprometen a asumir un

crédito en la medida de sus posibilidades de ingresos y que en igual proporción, podrá acceder a

un inmueble legalmente que les genere seguridad y con ello las mínimas condiciones de

habitabilidad. Igualmente se relaciona en lo establecido el Decreto 2060 del 2004 “Por el cual se

establecen normas mínimas para vivienda de interés social urbana”11, se referencia al área

mínima de lote, porcentaje de cesiones urbanísticas gratuitas y densidad habitacional.

10 COLOMBIA. MINISTERIO AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Decreto 2190 (12,junio, 2009). Por el cual se reglamentan parcialmente las Leyes 49 de 1990, 3 de 1991, 388 de 1997, 546 de 1999,789 de 2002 y 1151 de 2007 en relación con el Subsidio Familiar de Vivienda de Interés Social en dineropara áreas urbanas. Bogotá D.C.11 COLOMBIA. MINISTERIO AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Decreto 2060 (24,junio, 2004). Por el cual se establecen normas mínimas para vivienda de interés social urbana. Bogotá D.C.



Es decir, que la proyección, diseño y construcción de las soluciones de vivienda y la calidad

de las mismas no está dada en ¿Cómo se suplen las necesidades del usuario? o ¿Cómo se brindan

condiciones de habitabilidad?, Sino en ¿Qué tan económica será la vivienda? lo cual ocasiona

que el resultado sea mayor número de soluciones de unidades habitacionales al menor costo con

baja calidad y no se toman en cuenta otros parámetros térmicos, acústicos y principalmente

lumínicos en la vivienda, siendo factores determinantes para la apropiación del espacio por parte

de los usuarios, en donde la estandarización de los materiales y elementos como las ventanas,

responden a una necesidad de economías inmediatas y no de economías a largo plazo, que

pueden destacar ahorros por cuenta de la utilización adecuada de iluminación natural útil, sobre el

consumo de energía eléctrica.

Históricamente en Colombia, el tema de la Vivienda de Interés Social (VIS) ha sido

manejado por el Estado atendiendo el derecho a la vivienda proclamado por el Artículo 25 de la

Declaración de los Derechos Humanos de 1948. De igual forma, en el año 1966 se firma el Pacto

Internacional de derechos Económicos, Sociales y Culturales y se ratifica el encargo del Estado

como ente generador y regulador de políticas que aseguren la efectividad del derecho a la

vivienda contemplado en el Artículo 11. En los siguientes años, el gobierno de Colombia firmó

tratados y pactos internacionales donde se obliga a velar y garantizar por acceso a la vivienda de

todos los ciudadanos.

La Constitución de 1991 permitió la creación del Sistema Nacional de Vivienda de Interés

Social bajo el amparo de la Ley 3 de 1991, estableciendo también el sistema de subsidios de

vivienda. Con esta Ley siguieron otras en las cuales se confirmaron la disposición del Estado por



el tema de vivienda Social: Ley 388 de 1997, Ley 546 de 1999, Ley 812 de 2003 y el Decreto

975 de 2004.

Por otra parte, la construcción de vivienda está sujeta todo tipo de normas y reglamentaciones

que son de obligatorio cumplimiento como la NSR-10 para garantizar la seguridad, estabilidad y

durabilidad de las construcciones. Así mismo existe normatividad que no supone obligatoriedad

pero que sirven como referente de diseño para generar espacios más accesibles e incluyentes.

Es así como la construcción en Colombia ha relegado la morada a un tema más tectónico,

aspecto que obedece a su facilidad de edificación, donde las incertidumbres financieras rodean a

las constructoras y en ocasiones los resultados pierden calidad espacial y arquitectónica para los

usuarios finales, por ende, los empresarios nacionales no se abren las posibilidades y las nuevas

técnicas que a nivel mundial se adelantan, perdiendo interés e importancia para el sector de la

construcción de vivienda en altura, con el argumento que ese tipo de montajes solo se justifican

en proyectos de gran envergadura los cuales son escasos en el país.

Como afirma Zamora (2007), en su publicación “Vivienda social en altura”12 a partir de los

setentas y ochentas, el auge por la construcción en altura en el país, evidencia grandes

precedentes en el panorama de la vivienda social, en ciudades como Bogotá y Medellín, sin

embargo, aparece la incógnita de la calidad ambiental de dichas soluciones. Problemas como el

confort térmico, acústico y lumínico, que entre muchos más se podrían abordar y que hoy en día

no son estudiados, y que mejorarían el estándar de habitabilidad si se manejan desde su

12 Vivienda social en altura, B. Zamora Sergio, Trabajo de grado presentado para optar al título de Magíster enHábitat - Estudios en vivienda, Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá, 2007



planificación y diseño; según el Ministerio de Vivienda el déficit de vivienda en Colombia supera

los 1,5 millones de hogares, para lo cual dentro de las políticas del presidente de la nación

mediante la resolución 0502 del 24 de julio de 2012 destinó el presupuesto para entrega de

100.000 viviendas gratuitas mediante el subsidio familiar de vivienda, es decir un 6,6% del

déficit total, todo el tema de vivienda social y prioritaria se ha traducido a números según las

leyes nacionales, en donde la creciente pérdida de calidad habitacional que se escucha en el diario

vivir es más común.

En Colombia, no existe legislación que incluya las construcciones que implementen

estrategias bioclimáticas, los cuales son tema de relevancia para los países en desarrollo. En la

última década, debido al cambio climático, la arquitectura bioclimática se ha convertido en una

necesidad a nivel mundial. Por ejemplo, en España existe el Plan de Vivienda Bioclimática13, la

cual establece algunas consideraciones que se deben tener en cuenta para integrar en un proyecto

de construcción:

Impacto Ambiental y Programa de Integración en su entorno

Materiales utilizados con valoración de sostenibilidad y salubridad

Costo energético

Programa de mantenimiento por el usuario (Manual de uso)

Programa de mantenimiento por el Servicio Técnico Autorizado

Estimación de la vida útil de la construcción

Cálculo de emisiones a la atmósfera

13 Asociación de Estudios Geobiológicos, GEA. Plan de Vivienda Bioclimática. España. 1999



Cálculo de vertidos al saneamiento

Cálculo de residuos sólidos a desplazar

1.1.2. ILUMINACIÓN NATURAL Y EFICIENCIA ENERGÉTICA

El hombre, como los demás seres vivos ha de adecuarse a los límites impuestos por las

condiciones climáticas y a las distintas sensaciones que su organismo ha de soportar. Sin

embargo, en oposición de los animales, plantas, etc., el hombre posee la capacidad, no sólo de

adecuarse a climas muy variados, sino también, la de alterar las condiciones ambientales de su

entorno mediante el vestido y la vivienda.

El avance tecnológico, sin embargo, ha ayudado a que el hombre olvide como construir

teniendo en cuenta la naturaleza y el clima, los conocimientos arquitectónicos y urbanísticos, se

exportan como si fuesen sustancias de consumo y los construcciones modernas se parecen entre

sí en todo el mundo, porque se han diseñado para clausurarlos de los fenómenos naturales que

suceden en el exterior, entregando gran parte del trabajo, a las instalaciones mecánicas como

artilugios de solución, por ejemplo la utilización de luminarias en horas diurnas para resolver

problemas de iluminación; el uso racional de los recursos se impone, y el ajuste de las

construcciones al entorno es uno de los objetivos de la arquitectura moderna y planificación

urbana. Este ajuste solo es posible tras establecer y puntualizar las circunstancias óptimas para el

bienestar del hombre.



El creciente interés del hombre por el medio ambiente se debe, fundamentalmente, a la toma

de consciencia sobre los problemas que afectan el planeta y exigen una pronta solución. A través

de la arquitectura y la construcción, se busca crear condiciones adecuadas de iluminación,

temperatura, humedad, movimiento y calidad del aire. Es importante tener en cuenta los efectos

de los edificios sobre el entorno en función que existen consumos que afectan al desarrollo

sostenible del lugar, por ejemplo, el uso de iluminación artificial durante el día demanda del

consumo de energía eléctrica para lo cual es mejor utilizar las fuentes alternativas de energía

como la iluminación natural; es imprescindible disminuir el consumo de dichos recursos para

obtener menores consumos es así como se deben considerar los siguientes puntos:

La proyección arquitectónica debe considerar aspectos de emplazamiento, forma volumétrica,

relación con el entorno en busca de mejorar la captación solar y poder iluminar naturalmente

los espacios interiores.

La envolvente del edificio debe ser tratado correctamente tanto en las ventanas, muros y

paredes.

Se deben fomentar los sistemas de control y gestión para optimizar el uso de la energía.

Se deben realizar estudios para los sistemas de captación de luz natural.

En suma, la presente investigación, hace referencia a documentación que relaciona los

fenómenos naturales, conceptos en iluminación natural y la eficiencia del consumo de energía

eléctrica, en donde se da respuesta a los diferentes factores arquitectónicos, para generar entre los



temas, concepciones y análisis del uso eficiente de la iluminación en pro del no consumo de

energía en horas productivas dentro de las VIP14 en altura.

El paso primordial, fue definir el concepto de eficiencia de la energía eléctrica y a partir de

ahí, analizar los mecanismos implantados en proyecto (caso de estudio) para la iluminación

natural que condicionan las variables climáticas, fisiológicas y psíquicas que intervienen en VIP

en altura, además de la relación de consumo que existe por consecuencia directa de una mala

planificación arquitectónica.

Para tal hecho se abordó literatura técnica producto de las ciencias básicas relacionada con el

conocimiento de los fenómenos físicos de la luz, igualmente sobre el estudio de su

comportamiento dentro de los espacios construidos, en el que vale destacar el consumo de

energía eléctrica como factor indirecto y la eficiencia energética como variable transversal. El

aspecto de eficiencia energética, si bien ha sido desarrollado en profundidad en los países que

presentan leyes para ello, no cuenta con adaptaciones suficientes para Colombia, sin embargo, se

dispone del desarrollo legal necesario para poder llegar a implementarlo, para lo cual un primer

acercamiento desde la parte normativa existe la Ley 697 de 200115 que promueve el uso eficiente

y racional de energía y las energías alternas, que si se llevasen a cabalidad sería el camino a un

desarrollo sustentable.

14 Vivienda de interés prioritario.15 Esta Ley fue regulada mediante el Decreto 3683, emitido en 2003, donde en su artículo primero establece:“Declárase el Uso Racional y Eficiente de la Energía como un asunto de interés social, público y de conveniencianacional, fundamental para asegurar el abastecimiento energético pleno y oportuno, la competitividad de laeconomía colombiana, la protección al consumidor y la promoción del uso de energías no convencionales demanera sostenible con el medio ambiente y los recursos naturales”



Si bien han habido iniciativas en el uso eficiente y racional de energía como se describe en la

ley 697 como normativa nacional, los desarrollos en el área de la construcción no son muy

evidentes, donde la implementación de sistemas como el uso de la energía solar es una alternativa

viable y que se puede implementar en las edificaciones tanto para reducir consumos como

reducción en pagos de servicios, elemento a favor para familias de escasos recursos.

En Colombia existen 7.700.000 hogares en los que cada uno posee en promedio 7 bombillas

y un consumo promedio de 5 horas de energía eléctrica por iluminación artificial, si se toma

como base que poseen las mismas deficiencias en iluminación diurna, al mejorar la iluminación

natural se obtendría que el consumo promedio bajaría 1 hora, lo cual según el Ministerio de

Minas y Energía16 representaría un ahorro en la factura de electricidad anual de $120.000, es

decir, un ahorro de la nación cercano a 1 billón de pesos, dinero que equivale a la construcción de

55.000 viviendas de interés social, ese ahorro no solo representa ahorro en dinero. La producción

de dicha energía requiere, en el caso de una termoeléctrica, quemar combustible. Si con la

implementación de buenas prácticas en iluminación natural en los hogares colombianos, se

dejaría de quemar cerca de 47.000 toneladas de carbón por día en una termoeléctrica como

Termotasajero (localizada en el Norte de Santander). En un año se dejaría de quemar 17.000.000

toneladas de carbón, lo cual eliminaría la emisión al aire de 2.300.000 toneladas de CO2, uno de

los gases invernaderos causante del cambio climático presente en el planeta.

16 Guía didáctica para el buen uso de la energía, guía didáctica desarrollada por el Departamento de IngenieríaEléctrica y Electrónica de la Universidad Nacional de Colombia para la Unidad de Planeación Minero EnergéticaUPME. 2007



1.2. OBJETIVOS

1.2.1. GENERAL

Diagnosticar los factores físicos arquitectónicos relacionados con la iluminación natural que

afectan los consumos de la energía eléctrica en la iluminación y su eficiencia de su uso en VIP en

altura.

1.2.2. ESPECÍFICOS

Calcular los consumos de energía eléctrica en iluminación en VIP en altura.

Realizar estudio de campo para establecer los niveles de iluminación natural presentes en VIP

en altura

Identificar parámetros y factores físicos arquitectónicos que afectan el consumo de energía

eléctrica en iluminación en VIP

Realizar una comparación entre los factores físicos y el consumo de energía eléctrica en VIP

en altura.



2. ENFOQUE

2.1. TEMA

En un mundo en el que recientemente se ve inmerso el estudio de temas como emisiones de

carbono al medio ambiente, el calentamiento global y la incorporación de diseños bioclimáticos,

la proyección de diseños con iluminación natural habitacional, es una estrategia viable para

disminuir los consumos excesivos de energía eléctrica y la utilización de artefactos mecánicos

para resolver el problema de falta de luminancia durante el día, aspecto que se puede ver

solucionado al introducir sistemas que permitan reducir el consumo de energía eléctrica por



luminarias y mejorar las calidades de iluminación natural habitacional. Esta investigación

enfatiza en la incorporación eficiente de iluminación natural al estudiar niveles de iluminancia en

VIP en altura (caso de estudio en la ciudad de Manizales) a través de recopilación de datos en

campo y su tabulación para establecer su eficiencia energética que se adapten a las necesidades

de las actividades cotidianas a realizar en viviendas y así aumentar la eficacia de iluminación

natural en ellas.

2.2. PROBLEMA

Los estudios sobre construcción industrializada se han centrado hasta la fecha en los aspectos

de productividad de los sistemas, vale indicar las ventajas y rendimientos de tiempos y costos

aportados al sector de la construcción que deberían ser abordados y complementados con la

investigación de las condiciones en los niveles lumínicos y de eficiencias en consumos

energéticos, de habitabilidad y de eficiencia energética de las viviendas para garantizar

condiciones de calidad.

La vivienda de interés social en Manizales empieza tímidamente a abordar los

planteamientos de vivienda en altura y muy lentamente las comunidades empiezan a entrar en las

dinámicas de la vida en copropiedad. En la vivienda en altura han hecho carrera en nuestro

medio, los sistemas constructivos basados en muros en concreto reforzado al igual que los

sistemas de mampostería estructural; asistimos en los años setenta y ochenta al auge de los

prefabricados, los cuales, se consolidaron como una buena solución para la vivienda unifamiliar

de uno y dos pisos pero, al igual que todos los sistemas de construcción liviana no lograron

ofrecer soluciones para alturas superiores. Así pues, los muros en concreto reforzado y la



mampostería estructural domina el panorama de la vivienda social en altura. Tales sistemas, han

mostrado sus ventajas en el aspecto económico, y por la facilidad y rapidez de ejecución, también

desde su desempeño estructural y en la versatilidad que ofrecen al diseñador arquitectónico, pero

que no permiten la inclusión eficiente de soluciones arquitectónicas para iluminación natural

como grandes ventanales ya que solo permite el uso del 35% del área del muro17.

La teoría acerca del tema enseña que las soluciones bioclimáticas en altura presentan cambios

en su misma configuración, ya que las viviendas localizadas en las partes bajas, no presentan las

mismas condiciones ambientales que las localizadas en las partes superiores, donde los cambios

térmicos, entornos de ruido e iluminación natural varían dependiendo de la altura, condiciones

que se deberían compensar y solucionar desde la parte de configuración arquitectónica. Así

mismo, se puede inferir que los consumos de energía eléctrica son mayores por deficiencia en la

iluminación natural en horas de mayor uso, horas en las que los usuarios requieren un alto grado

de iluminación para el desarrollo de actividades, representando un impacto económico importante

en los usuarios, sobre todo en los estratos 1, 2 y 3, que poseen algún tipo de condiciones

económicas desfavorables; para ilustrar, según datos de CHEC18 en el estrato 1 el valor de KW/H

es de $138,33 y para estrato 6 el valor del KW/H es de $405,56, en suma y como expone Pattini

(2007), el 90% del consumo de energía eléctrica se produce por la iluminación artificial, que si se

llegase a reducir los consumos de energía en la horas pico se reduce el impacto ambiental en la

emisión, porque ya no se necesitarían centrales térmicas trabajando en forma complementaria con

las hidráulicas, como argumenta Fernando Herrera19 para las empresas que se encargan del

suministro de energía, estas medidas implicarían cuantiosos cambios, porque se reducen las

17 NSR 10, Capítulo E.3.418 Tarifas y Costo de Energía Eléctrica de la CHEC del grupo EPM, enero 2014.19 Coordinador de la investigación grupo Labe de la UN – Medellín.



escenarios de potencia pico en un 10%, en el consumo y el costo de la energía por iluminación en

las horas de mayor demanda.

Si las 800 unidades habitacionales como soluciones de VIP en altura bajo la tipología de

vivienda multifamiliar en el proyecto denominado San Sebastián Etapa IV, localizadas en la

ciudad de Manizales presentan deficiencias por las mismas características de la tipología a

implementar y antes mencionada como reducción en la iluminación natural al interior de los

espacios, se presentarían mayores consumos de energía eléctrica por iluminación artificial para

suplir las necesidades básicas para el desarrollo de actividades.



3. METODOLOGÍA

La metodología del trabajo se planteó mediante el estudio e indagación de factores de

iluminación natural habitacional (diagnóstico en caso de estudio de VIP en altura) sujeta al

análisis de documentación sobre eficiencia en el consumo de energía eléctrica, donde los criterios

se unieron para establecer la relación entre luz natural y consumo de energía eléctrica, de esta

forma el documento tiene un doble objetivo:

Análisis de información



Descriptivo y deductiva, estudios deductivo cuantitativo con base a un estudio de campo que

se harán a partir de mediciones con datos teóricos.

VARIABLEINDEPENDIENTE

VARIABLEDEPENDIENTE

CATEGORIA VARIABLETRANSVERSAL

SUBCATEGORÍAS DETERMINANTES INDICADORES

ILUMINACIÓN

COLORES

EFICIENCIA ENERGÉTICA

ESPACIOS

TIEMPO DE PERMANENCIA

CALIDAD AMBIENTAL

NORMATIVA

INSTALACIONES

SISTEMAS CONSTRUCTIVOS

MATRIZ DE ANÁLISIS PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL MARCO CONCEPTUAL

EFICIENCIA ENCONSUMO DE

ENERGÍA ELÉCTRICA

VIVIENDA ENALTURA

BIOCLIMÁTICA(AMBIENTAL)

HÁBITATSOSTENIBLE VIP

DESARROLLOINGENIERIL Y

ARQUITECTÓNICO

ILUMINACIÓN NATURAL

OBJETO ARQUITECTÓNICO

TÉCNICA

Figura 1. Matriz de correlaciones.

Además la metodología del trabajo planteó el diagnóstico de iluminación natural de un

proyecto VIP en altura en la ciudad de Manizales como estudio de caso experimental (mediciones

instrumentadas), se conjugan de esta manera indicadores objetivos de iluminancia.

3.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN

Se desarrollaron dos tipos de investigación: descriptiva y comparativa. Descriptiva, para

identificar rangos de iluminación natural habitacional (caso de estudio), caracterizando un

fenómeno o situación concreta el cual indica sus rasgos más peculiares o diferenciadores, para lo

cual sus etapas fueron:

Establecer las características del problema escogido.

Definición y formulación de la hipótesis

Elección de los temas y las fuentes apropiados.



Selección o elaboración de técnicas para la recolección de datos.

Clasificación de datos.

Validez de los datos.

Descripción, análisis e interpretación y propuesta de los datos obtenidos, en términos claros y

precisos a partir de investigación aplicada.

Igualmente investigación comparativa porque dichos elementos abordados son relacionados

entre sí para luego ser analizados y puestos en práctica.



4. REALIDAD CONCEPTUAL (MARCO TEÓRICO)

Respecto al asunto retórico analizado, se recurre en primera instancia al desarrollo de un

marco conceptual que da contexto al desarrollo de la investigación, lo cual se limita al contexto

de la ciudad de Manizales como escenario de acción donde por medio de un antecedente de

estudio se interpretó e identificó la visión del usuario en el desarrollo del caso de estudio, así pues

se abordó el tema de la implementación de la iluminación natural habitacional y su eficiencia con

el fin de evaluar consumos de energía eléctrica, la carencia de normativas y lineamientos para el

diseño que ponen en evidencia la realidad y permiten definir criterios de intervención

arquitectónica.



En consecuencia con lo anterior, la investigación inicio su proceso con la indagación teórica

considerando el estado del arte como instrumento de apoyo que permitió delimitar el marco

conceptual, para ello se parte identificando como variable independiente la hábitat sostenible

donde cabe analizar aspectos que interesa revisar al interior de la investigación, y son:, VIP

(como variable dependiente), vivienda en altura (como categoría) y eficiencia en consumo de

energía eléctrica (como variable transversal), luego se identificarían las categorías y subcategorías

de análisis, donde los temas que se generen o encuentren a partir de las subcategorías

estructurarían la investigación a los cuales se les denominaría determinantes y por último,

aparecerían los indicadores que se convierten en un índice y establecen la gestión de la

investigación para su análisis y explicación que en última instancia son los que dan soporte a los

criterios para determinar la eficiencia del consumo energético debido a la implementación de

iluminación natural en vivienda en altura en la ciudad de Manizales; temas que son abordados a

continuación:

4.1. VIP EN ALTURA

Las políticas de vivienda en los países latinoamericanos han sido tradicionalmente orientadas

por los diagnósticos elaborados con base en los conceptos de déficit cuantitativo y cualitativo

particularmente el segundo, se constituye en guía sobre los requisitos que debe llenar una

vivienda. El DANE, (2008) afirma que el “Déficit cualitativo hace referencia a las viviendas

particulares que presentan carencias habitacionales en los atributos referentes a la estructura,



espacio y a la disponibilidad de servicios públicos domiciliarios y, por tanto, requieren

mejoramiento o ampliación de la unidad habitacional en la cual viven.”20.

Dentro de la normatividad, existente es necesario mencionar la norma colombiana de

construcción sismo resistente (NSR-10) la cual, al dictar directrices para los requisitos

estructurales de las edificaciones, tiene consecuencias directas sobre la espacialidad, los costos y

demás características del medio ambiente construido, constituyendo una serie de restricciones

que no han sido aún manejadas desde el diseño, para la inclusión de aspectos como el

aprovechamiento de la iluminación natural. A este nivel, es esencial un trabajo de búsqueda

conjunta entre proyectistas arquitectónicos y estructurales para encontrar soluciones que tengan

viabilidad desde todas las ópticas.

Por último, es necesario insistir en la ausencia de un cuerpo teórico que sirva de base para la

elaboración de una normativa de calidad de la vivienda social. No existen tampoco

procedimientos de evaluación y seguimiento a la calidad de la vivienda en cuanto al

aprovechamiento de la iluminación natural a lo largo del día, o el consumo de energía eléctrica

por deficiencia de esta, donde se permitan extractar conclusiones. Tales procedimientos

seguramente ocasionarán costos y tiempos en los que los particulares no estarán dispuestos a

incurrir. De allí la importancia de generar alianzas que involucren la academia, la empresa

privada y los entes estatales.

La comuna 5, conocida como Ciudadela del Norte, declarada por entidades estatales como

área de localización para vivienda de interés social (VIS), está localizada en la zona norte de la

20 DANE. Ficha metodológica Déficit de vivienda. 2008



ciudad de Manizales como ladera norte, pues la geografía de la ciudad determina la localización

de los asentamientos de su población, que además, contiene una de las reservas de bosques

húmedos considerado como el pulmón natural de la ciudad. En algunas zonas compuesta por

asentamientos poco controlados y, de espacios desprovistos de entretenimiento para dicho lugar

posee características de apatía frente al resto de la trama urbana, aislándose cada vez más de la

centro de la ciudad.

4.1.1. VIVIENDA SOSTENIBLE

“El concepto de desarrollo sostenible refleja una creciente conciencia acerca de

la contradicción que puede darse entre desarrollo, primariamente entendido como

crecimiento económico y mejoramiento del nivel material de vida, y las condiciones

ecológicas y sociales para que ese desarrollo pueda perdurar en el tiempo.

Esta conciencia de los costos humanos, naturales y medioambientales del

desarrollo y el progreso ha venido a modificar la actitud de despreocupación o

justificación que al respecto imperó durante mucho tiempo. La idea de un

crecimiento económico sin límites y en pos del cual todo podía sacrificarse vino a ser

reemplazada por una conciencia de esos límites y de la importancia de crear

condiciones de largo plazo que hagan posible un bienestar para las actuales



generaciones que no se haga al precio de una amenaza o deterioro de las

condiciones de vida futuras de la humanidad.”21,

Para colmo tal y como lo expresa el arquitecto Jorge Suarez Díaz22 la construcción consume

más del 50% de los recursos mundiales, lo cual la convierte en la actividad menos sostenible del

planeta, más aun la edificación, uno de los productos de la actividad constructiva, contribuye en

un 39% de las emisiones totales de los gases de efecto invernadero, a un 40% del consumo de su

energía primaria y a un gasto del 13% del total de agua potable disponible en ese país, si a todo

ello se le agrega que durante su uso y por deficiencia en diseños de iluminación natural, estas

edificaciones pueden llegar a consumir entre un 60-90%23 de energía eléctrica por iluminación

del total de las horas de luz natural, lo cual representa problemas ambientales a partir de las

tecnologías (materiales y sistemas constructivos) aplicables en las edificaciones que constituyen

un campo de investigación que requiere el esfuerzo de muchos investigadores, fabricantes,

diseñadores y constructores en pos de propuestas sostenibles.

21 R. Nisbet. (1986). Para la evolución conceptual de las ideas de desarrollo y progreso pueden consultarse, “Laidea de progreso”. Revista Libertas: 5, ESEADE. Tomado dehttp://www.eseade.edu.ar/servicios/Libertas/45_2_Nisbet.pdf. y M. Rojas Mullor (2011). La idea de progreso y elconcepto de desarrollo, EPIC/Universidad Rey Juan Carlos. Tomado de(http://www.campusepic.org/file.php/1/Idea_de_progreso.pdf).22 ¿SOSTENIBILIDAD Y EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA ARQUITECTURA-CONSTRUCCIÓN?, RevistaAmbienta. 200923 Pattini, A. C. (2007). Estudio del potencial de la luz natural en recintos urbanos de alta y baja densidad insertosen la ciudad oasis de Mendoza, Luz Natural e iluminación de interiores, capítulo 11.



4.2. ILUMINACIÓN NATURAL

4.2.1. CONCEPTOS BÁSICOS

4.2.1.1. UNIDADES LUMÍNICAS

Las unidades lumínicas son un caso particular de las unidades de radiación, que comprenden

la zona visible del espectro luminoso24, con longitudes de onda entre 380 y 760 nm, (ver figura 2)

las cuales afectan los valores energéticos según la sensibilidad del ojo a las distintas longitudes

de onda, es decir que la pequeña región del espectro es la energía que percibe el ojo humano y

permite ver los objetos.

Figura 2. Espectro de radiación electromagnética y espectro visible. (IDAE. 2005)

24 La luz visible es una región del espectro electromagnético cuyas ondas electromagnéticas tienen una longitud deonda que va desde el rojo (780 nm), al violeta (380 nm). Guía técnica para el aprovechamiento de la luz natural en lailuminación de edificios (IDEA. 2005)



El espectro visible, con estas especificaciones, las definiciones y relaciones entre las

unidades ya citadas también serán válidas para la luz, con las equivalencias que según el IESNA

25 (2000) son las siguientes:

Flujo radiante, M (W), es la energía por unidad de tiempo que es radiada por una superficie

sobre longitudes de ondas ópticas, las cuales se definen que están entre 3x1011 y 3x1016 Hz.

Este rango es aproximadamente equivalente a longitudes desde 0,01 a 1000 μm.

Flujo luminoso, M (lumen, lm), es el flujo de luz de una fuente por unidad de tiempo, que es

irradiado por una fuente en longitudes de ondas visibles.

Intensidad de luz, I (candela, cd). La intensidad luminosa de una fuente de luz es igual al

flujo emitido en una dirección por unidad de ángulo sólido en esa dirección.

Luminancia, L (cd/m²). La luminancia es la intensidad luminosa emitida en una dirección

dada por una superficie luminosa o iluminada. Se simboliza por la letra L, y su unidad es el

(cd/m²)

Iluminancia, E (lux, lx). La iluminancia es la densidad del flujo luminoso incidente sobre

una superficie. Se simboliza por la letra E, y su unidad es el lux (lx).

25 Illuminating Engineering Society of North America



Reflectancia, ρ (Unidad %). Relación entre el flujo reflejado por un cuerpo (con o sin

difusión) y el flujo recibido.

Transmitancia, τ (Unidad %). Relación entre el flujo luminoso transmitido por un cuerpo y

el flujo recibido.

Figura 3. Reflectancia y transmitancia como propiedad de la luz. (Imagen tomada de

http://www.hugorodriguez.com/cursos/sensit/trans-reflex.gif)

Absortancia, α (Unidad %). Relación entre el flujo luminoso absorbido por un cuerpo y el

flujo recibido.

El color de la luz es consecuencia del reparto de energía en las distintas longitudes de onda

del espectro.

La comodidad visual del usuario depende, de un sentido básicamente informativo, de la

facilidad que posee la visión para percibir aquello que le interesa. En este sentido, el primer

requerimiento será que la cantidad de luz (iluminancia) sea la requerida para que la agudeza



visual permita distinguir los detalles de aquello que se mira. De acuerdo con lo anterior, el primer

parámetro es la iluminancia (lux), con valores recomendables que varían según las circunstancias

y las condiciones de deslumbramiento (como segundo parámetro que se deberá considerar).

El deslumbramiento, según el IESNA (2000), es la sensación producida por luminancias

dentro del campo visual que son suficientemente mayor que la luminancia para la cual los ojos

están adaptados , que causa molestia, incomodidad, o pérdida en el rendimiento visual y la

visibilidad. En general, este efecto se debe a que existe una pequeña superficie de mucha claridad

(luminancia) en un campo visual con un valor medio bastante más bajo, normalmente a causa de

la presencia de una luminaria o de una ventana.

Otra diferencia de los tipos de deslumbramiento se puede hacer al considerar la incidencia en

el ojo del rayo de luz excesivo. Se considera deslumbramiento directo el que incide en la fóvea26,

que también se llama incapacitante, ya que no permite ver prácticamente nada. Si la incidencia se

da en el resto de la retina, se considera deslumbramiento indirecto, que puede perturbar la visión

sin impedirla, y se llama también "molesto o perturbador". También es necesario considerar que,

en muchos casos, esta misma denominación (directo/indirecto) se utiliza para definir y distinguir

los deslumbramientos producidos por una fuente de luz, bien directamente, bien por reflexión en

una superficie brillante (como puede ser una mesa recubierta con un cristal).

26 Anat. Porción pequeña de la retina de los primates, carente de bastones y con gran cantidad de conos, queconstituye el punto de máxima agudeza visual. Tomado de http://lema.rae.es/



Figura 4. Deslumbramiento directo y reflejado. (Imagen tomada de

http://www.lrc.rpi.edu/education/learning/terminology/img/glare_002.jpg)

La luz natural es una fuente luminosa muy eficiente que cubre todo el espectro visible, que

proporciona un rendimiento de colores perfecto, con variaciones de intensidad y color, su

disponibilidad y características dependen de la latitud, meteorología, época del año y del

momento del día.

4.2.1.2. RADIACIÓN SOLAR

La radiación sola es un factor y una característica macroclimática Serra & Coch. (1995) en la

que la dirección de incidencia depende de los movimientos respectivos de la tierra y el sol.

Pattini (2007) plantea que una de las determinantes primordiales para la iluminación natural

disponible es el sol, este condiciona la los cambios climáticos y de las características que



dependen del movimiento de la tierra, del ángulo de sus ejes (para la localización geográfica) y el

ángulo de la superficie iluminada, todo ello se traduce en los solsticios y equinoccios.

Figura 5. Estaciones en el hemisferio norte. (Pattini, A. C. (2007) Luz Natural e iluminación de interiores.)

Figura 6. Incidencia solar según la época del año. (Serra Florensa, R. & Coch Roura, H. (1995).

Arquitectura y energía natural.)



4.2.1.2.1. CARACTERÍSTICAS DE LA RADIACIÓN SOLAR

La radiación que se recibe del sol se distribuye en una amplia zona del espectro

electromagnético Serra & Coch. (1995). Según el Comité Español de Iluminación (CEI)27 se

encuentran tres tipos:

Radiaciones de onda corta (ultravioletas, de 125 a 3900 A) que nos llegan muy absorbidas por

la atmósfera,

Radiaciones visibles (de 3800 a 7600 A), que son las de mayor intensidad,

Radiaciones de onda larga (infrarrojo de 7600 A a 0,1 mm).

El conjunto de radiaciones inciden sobre los límites exteriores de la atmósfera terrestre con

un valor cercano de irradiación de 1400 W/m², se llama valor de la constante solar, que para

poder llegar a la tierra, esta radiación debe atravesar unos 8 Km de aire, con lo que disminuye

considerablemente el flujo energético, con la difusión, absorción, difracción y refracción que se

produce en la masa de aire. Serra & Coch. (1995)

La cantidad de radiación cambia ligeramente, según la circunstancias del medio; por una

parte, depende de la masa atmosférica que la radiación atraviesa, que a su vez depende de su

posicionamiento global, de las condiciones climáticas y de la hora del día.

27 IDAE Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía. Guía técnica para el aprovechamiento de la luznatural en la iluminación de edificios, 2005. Madrid. Recuperado dehttp://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_10055_GT_aprovechamiento_luz_natural_05_ff12ae5a.pdf



Figura 7. Incidencia solar según la hora.

Además, la radiación recibida en la superficie terrestre depende también de la existencia de

nubes, contaminación, en suma, la radiación en una superficie determinada se encuentra

condicionada por el resultado de diversos componentes: radiación directa del sol, radiación difusa

del cielo, radiación reflejada en el terreno, para lo cual se toma como referencia el siguiente

balance de radiación solar:

A (radiación solar) = F (reflexión) + E (absorción tierra) + B (absorción atmosfera)

F = C (dispersión) + G (reflexión)

D = G + E



Figura 8. Balance de la radiación solar.

4.2.1.2.2. ILUMINANCIA DEL CIELO

Como tema fundamental desarrollado en el documento se presenta la iluminancia, por tanto

se estima que condiciona el estudio de las preexistencias de un lugar, donde influye

decisivamente el clima local, con las condiciones de nebulosidad que puedan predecirse. Es así

como afirma Serra y Coch, (1995) que los climas tropicales tienen condiciones de cielo claro

mucho más frecuentes (70% del tiempo) que climas más fríos (30% del tiempo), hecho que se

olvida frecuentemente en el estudio de la iluminación natural de las edificaciones.



4.2.1.2.3. TIPOS DE CIELO

Según el IDEAM28 las características climáticas dependen de cada lugar, donde se hace una

clasificación del cielo así:

Cielo cubierto: Generalmente se presenta en climas fríos, definido como un cielo cubierto en

un 90% por nubes con sol no visible, los rangos más aproximados se encuentran entre un

70% y un 100% de proporción de nubes, este tipo de cielo se caracteriza por la presencia de

nubes blancas de espesor constante con una atmosfera de turbidez constante.

Cielo parcialmente despejado: En este tipo de cielo se evidencia presencia estacional del sol

con alteraciones por periodos de nubes (clima templado húmedo y cálido húmedo), se pueden

presentar rangos de iluminancia en el exterior sin obstrucciones de 1000.000 lux (sin nubes) y

10.000 lux (con nubes obstruyendo el sol).

Cielo claro: Solo se presenta un porcentaje entre el 0% y el 30% de obstáculo del cielo, en

donde el sol no presenta ningún tipo de obstrucción.

El tipo de cielo es característico de la localización donde se emplaza la edificación y de las

características de cada lugar, donde dichas características pueden ser establecidas con precisión

mediante el análisis de frecuencia y ocurrencia de nubes en el cielo a partir de los datos

meteorológicos locales, que representan el punto de partida para el aprovechamiento de la

iluminación natural exterior, tanto en periodos de duración como en niveles, para el caso de

28 Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales



Manizales existen varias estaciones con frecuentes toma de datos, para este caso en particular se

tomaron datos de la estación ubicada en Bosques del Norte, sector en el que se encuentran

ubicados los edificios de San Sebastián.

4.2.1.2.4. FUENTES DE LUZ NATURAL

Así como las lámparas constituyen la fuente de luz en la iluminación artificial, el sol y el

cielo son las fuentes de las que se dispone para la iluminación natural. La iluminación natural,

puede llegar al interior de los espacios de forma directa o indirecta, dispersa por la atmosfera o

reflejada por las superficies del lugar. (Gonzalo. 2003)

Así como lo expresa Pattini (2007), la relación existente entre una luminaria artificial y una

luminaria natural, “es aquella donde una luminaria filtra y distribuye la luz emitida por la

lámpara eléctrica que está contiene, la luminaria de luz natural es la envolvente edilicia que

admite la luz del sol en el interior de los espacios por transmisión, dispersión o reflexión de la

misma”29, esto además incluye la bóveda celeste (cielo), al igual que el ambiente externo natural

o construido por el ser humano. Por consiguiente, el tipo y condiciones del cielo, las superficies

de la tierra, elementos vegetales como plantas y los edificios circundantes, son parte de la

luminaria natural, los cuales pueden modificar y hacer varias la iluminación interior de los

espacios en cualquier momento y dependiendo del caso y que se abordaran más adelante. (Serra

& Coch. 1995).

29 Ídem 23



Existen dos casos particulares o extremos, el primero donde la iluminación natural proviene

directamente desde el sol o el cielo e ingresa al espacio por medio de ventanas sin ningún tipo de

obstrucción, el segundo caso se presenta cuando la ventana se enfrenta a otro edificio o muros del

mismo, de modo que desde el interior no se pueda percibir el cielo y el suelo (Gonzalo. 2003), en

este caso la iluminación natural resulta de la luz reflejada por las superficies del muro al cual está

enfrentado la abertura o vano, este último caso es el que se encuentra más presente en el estudio

de caso, donde las áreas más oscuras se iluminan por el vacío del patio central configurado

arquitectónicamente, el cual es conocido como pozo de luz y se explica más adelante en la forma

general del edificio. (Serra & Coch. 1995).

Como afirma el IDAE (2005), dado que el sol condiciona la iluminación natural, este se

clasifica en tres tipos:

Luz solar directa, es la luz natural que incide directamente en un espacio específico

proveniente desde el sol que se caracteriza por la iluminancia que produce en una superficie

horizontal sin ninguna obstrucción.

Luz solar indirecta, es aquella luz que llega a un espacio por reflexión que generalmente es

producida por muros, pisos o cielorrasos. En asentamientos humanos donde el clima es

soleado la luz natural indirecta es uno de los mayores aportes a la iluminación natural.

Luz natural difusa, es aquella que posee aproximadamente la misma intensidad en

diferentes direcciones.



Como lo afirma Pattini (2007) en relación a la iluminación artificial, la iluminación natural

presenta varias ventajas:

Es suministrada por una fuente de energía renovable, la iluminación natural es

proporcionada por la energía luminosa del sol, esta se presenta en forma directa o a través de

la bóveda celeste (cielo).

Ahorro en consumo de energía eléctrica. Una iluminación natural bien implementada en un

proyecto puede cumplir con los requerimientos de iluminancia de un espacio interior donde se

realicen tareas visuales entre un 60-90% del total de horas diurnas, proporcionando un ahorro

en energía eléctrica de hasta el 90% Pattini (2007) en edificios residenciales.

Puede suministrar niveles de iluminancia más elevados en las horas diurnas, para una

considerable parte del año que los obtenidos con luz eléctrica mediante instalaciones

económicamente sustentables. Se puede, mediante la iluminación natural, obtener una

iluminancia homogénea interior de alrededor de 1000 lux, que según los rangos de

iluminancia para el desarrollo de actividades está por encima de los niveles recomendables.

4.2.2. RELACIÓN CON EL OBJETO ARQUITECTÓNICO Y EL DESARROLLO

INGENIERIL

La continua competencia entre los enfoques nuevos y viejos en la construcción de

edificaciones residenciales se ha abocado en que no puede ser entendida o gestionada



eficazmente con políticas de corto plazo. La visión de largo plazo es absolutamente necesaria, la

vivienda tiende a la aplicabilidad de prácticas sostenibles de construcción y el uso de "verde" que

está de moda, además de materiales de construcción y fuentes de energía renovables. (De Cusa.

2004)

Es importante que la planificación de las viviendas se haga desde el principio se realice bien

el proyecto (Steegman. 1896). Esto implica que la orientación de la vivienda se escoja de manera

adecuada, una designación correcta de dónde se ubicarán las ventanas y los aleros, donde es

necesario adoptar sistemas que optimicen el uso de la iluminación natural y así poder optimizar el

consumo de energía eléctrica por luminarias en horas diurnas, y de esta manera evitar la

instalación de sistemas que ayuden a arreglar lo que no se planifico bien, para ello se debe tener

en cuenta:

4.2.2.1. RELACIÓN CON EL ENTORNO INMEDIATO

La relación de la edificación con el entorno es muy estrecha. Puesto que la arquitectura debe

responder al entorno físico inmediato, donde el contacto del hombre con su medio natural genera

la capacidad de articular los elementos arquitectónicos en conjunto con éste, para esto debe darse

una relación hombre-arquitectura-entorno (De Cusa. 2004). El arquitecto, debe instituir y

relacionar al objeto que se construirá con el entorno que lo rodea, con esta relación se pretende

utilizar de manera adecuada los recursos que este pueda brindar, y así articular la edificación con

el medio que lo circunda. Esto obedece a una transformación y valoración del medio, del lugar



donde se inserta a la obra pero sobretodo un óptimo aprovechamiento de los recursos que este

ofrece.

El dialogo entre el edificio y el entorno es fundamental y no solo desde el punto de vista

tanto urbano como arquitectónico, sino también desde el cumplimiento de la función del edificio

frente al impacto ambiental ya que la acertada ubicación potenciara todos los aspectos positivos

de este, en caso contrario, limitara su aprovechamiento. Tal y como lo exponen Sierra & Coch

(2005), se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

La pendiente del terreno ya que determina la orientación predominante de la vivienda y el

ingreso adecuado e iluminación natural.

La existencia cercana de elevaciones que influyen como barreras frente a la radiación solar.

La existencia de masas de agua cercanas que gracias a que se comporta como una superficie

reflectante que puede provocar deslumbramiento.

La existencia de vegetación cercana, la cual se comporta como barrera natural para el ingreso

de iluminación natural al interior de los espacios

La existencia de edificios, los cuales se comportan como barreras artificiales para el ingreso

de iluminación natural al interior de los espacios, o un poco más grave aún, si posee

envolventes vidriadas estas reflejan la radiación solar provocando deslumbramientos.

Respecto a la pendiente del terreno y a su orientación, se trata de una consideración

relacionada básicamente con la posibilidad de que el terreno reciba mayor o menor cantidad de

radiación solar, con todas las consecuencias que ello conlleva.



La repercusión lumínica de la pendiente del terreno queda sujeta a la obstrucción presente del

cielo y de la trayectoria solar que puede representar una pendiente determinada. Así, desde el

punto de vista lumínico, se puede afirmar que las pendientes disminuyen las posibilidades de

iluminación natural y que, si estas pendientes están orientadas hacia el Norte, la luz resultante es

de menor nivel y más difusa que si se trata de pendientes al Sur que, al recibir la luz directa del

sol, tienen una iluminación más intensa.

Figura 9. Repercusión de una vertiente a norte y al sur

La repercusión climática resulta muy importante. Las diferentes vertientes de un relieve

complejo (Solana30 o umbría31 según reciban el sol o no) resultan, consecuentemente, diferencias

en los parámetros microclimáticos.

Las vertientes a sur permiten una mayor proximidad entre los edificios que las vertientes a

Norte. La altura de la edificación puede aumentar sin producir obstrucción.

En las vertientes a Norte, la edificación deberá disminuir en altura para mantener el asoleo.

30 Solana: f. Sitio o lugar donde el sol da de lleno. Tomado de http://lema.rae.es/ RAE31 Umbrío: f. Parte de terreno en que casi siempre hace sombra, por estar expuesta al norte. Tomado dehttp://lema.rae.es/ RAE



4.2.2.1.1. RELACIÓN CON LA VEGETACIÓN

Este aspecto influye en la localización del proyecto, se considera vegetación a la existencia

de árboles o de bosques, el contexto de la edificación puede ser: dentro del bosque, al límite o al

borde del bosque, o lejos de él.

Figura 10. Relación con la vegetación.

La principal implicación lumínica de la vegetación es la obstrucción que ésta puede generar

respecto a la incidencia de la luz solar directa o difusa. En este sentido, se presentan problemas si

la localización de la edificación está dentro de un bosque, sobre todo en climas con mucha

nubosidad y zonas de latitud alta con incidencia solar de baja.

Su repercusión climática es consecuencia directa de la barrera al asoleamiento que la

vegetación produce antes de que llegue a tierra y la que representa también respecto de la

radiación reflejada de la tierra hacia el cielo, por lo que respecta a la luz, es mejor evitar la

presencia de árboles muy cercanos al edificio.



4.2.2.1.2. ASPECTOS DE LA FORMA URBANA

Son los que tienen presente la influencia microclimática de un entorno urbanizado (Serra &

Coch. 2005). Para escoger la localización de una edificación de acuerdo con estos aspectos, se

debe considerar:

El tipo de forma urbana y su densidad plantean las repercusiones microclimáticas que

pueden tener las estructuras urbanas donde se localiza la edificación. En este sentido y con

carácter general, se distinguen como casos posibles: casco antiguo, ensanche, polígono y ciudad

jardín.

La principal implicación lumínica se refleja en las obstrucciones del cielo que pueden

presentarse en cada caso concreto. En general, las estructuras urbanas más densas y con tipología

de calles más cerradas (caso del casco antiguo) ofrecen peores posibilidades de iluminación

natural.

La estrechez, la forma y la proporción de calles, patios, plazas y jardines condicionan el

acceso del sol y dan lugar a la creación de innumerables microclimas específicos, rincones de

condiciones muy diversas, etc., que hacen del hecho climático urbano un elemento de difícil

conocimiento y control. (IDAE. 2003)

La elección de la localización de una edificación es importante en la construcción, puesto

que se debe evitar las zonas con calles muy estrechas o con demasiada vegetación puesto que

estas reducen la incidencia de iluminación natural, además es importante la localización de las



viviendas en el caso de vivienda en ladera en vertientes a sur como ya se había mencionado

puesto que permiten una mayor proximidad entre los edificios que las vertientes a norte, incluso

la altura de la edificación puede aumentar sin producir obstrucción aprovechando el mayor

ingreso de iluminación natural al interior de los espacios. En este sentido, los espacios en la

vivienda que requiere mayor iluminación natural son aquellos donde el usuario permanezca más

tiempo y en el cual se desarrollan actividades con una demanda alta de iluminancia, puesto que

ello asegura niveles óptimos de iluminancia en planos de trabajo.

4.2.2.1.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL PROYECTO

Se expondrán los temas más relevantes que se deben tener en cuenta por el proyectista de un

edificio y que pueden tener ventajas en cuanto a la iluminación natural del interior de los

espacios. Para ello se consideran conceptos de tipo abstracto, como la volumetría, el tratamiento

genérico envolvente que rodea la edificación y su interior; sin pretender definir soluciones

específicas, ni considerar la orientación o la situación concreta de los diferentes componentes o

elementos que la compone.

En este aparte del documento se tratan tres temas básicos de la edificación:

4.2.2.1.3.1. FORMA GENERAL DEL EDIFICIO

Se toma en cuenta la forma general de la edificación como consideración arquitectónica en

donde las características geométricas y volumétricas definen el proyecto, en otras palabras se



refiere al tratamiento en proporciones del volumen y al aspecto de la envolvente o cerramiento

(Serra & Coch. 1995).

Como componentes de las características definidoras de la forma se encuentra que la

compacidad, porosidad y esbeltez de las edificaciones son esenciales, para ilustrar mejor estos

aspectos se tomaron como base las publicaciones de Serra & Coch (1995) y Pattini (2007) así:

4.2.2.1.3.1.1. COMPACIDAD DE LA EDIFICACIÓN

Figura 11. Compacidad de una edificación. (Serra Florensa, R. & Coch Roura, H. (1995). Arquitectura y

energía natural.)

Este concepto establece la relación entre la superficie envolvente que rodea al edificio y el

volumen, la implicación lumínica radica en que si la forma es más o menos compacta las

posibilidades de iluminación en zonas centrales de edificios compactos es menor, por lo

contrario, los edificios más abiertos o arquitectónicamente amplios son muy fáciles de iluminar.



La implicación climática es de mayor importancia, ya que a mayor compacidad menor es el

contacto con el exterior, esto es que las posibilidades de captación solar son menores, lo cual es

adecuado en zonas de climas demasiado fríos o ventosas.

4.2.2.1.3.1.2. POROSIDAD DE LA EDIFICACIÓN

Figura 12. Porosidad de una edificación (planta arquitectónica).

Figura 13. Patio o pozo de luz.

Este concepto establece la relación entre lleno y vacío, esto en términos arquitectónicos,

expresa cual es la proporción de patios existentes en relación con su volumen total, estos patios

poseen una característica en particular para ser considerados o incluidos dentro de este concepto,



tal cual lo expone Serra & Coch (1995), deben presentar una superficie abierta al exterior inferior

a 1/6 de la suma total de las superficies de la cubierta (incluyendo el área abierta). La implicación

lumínica de una porosidad alta representa la ventaja de poder iluminar naturalmente las zonas

interiores de la edificación por medio de patios internos (llamados también pozos de luz32), no

obstante la implicación climática es ambigua, en sentido que una La "repercusión climática" esta

relación es ambigua, en sentido que una edificación con un grado de porosidad mayor posee

muchas superficies de intercambio con el exterior, lo cual se traduce que es más difícil aislarlo de

las condiciones exteriores.

4.2.2.1.3.1.3. ESBELTEZ DE LA EDIFICACIÓN

Figura 14. Esbeltez de una edificación.

Este concepto da una idea de las proporciones generales de un edificio desde el punto de

vista de lo alargado o alto que sea en sentido vertical, la principal implicación lumínica para un

32 Pozo de luz: Son espacios utilizados para iluminar fachadas interiores de un proyecto, este recurso es utilizadoprincipalmente en edificios que se desarrollan en altura y carecen de fachadas exteriores suficientes para iluminartodos los espacios de la edificación. El tamaño de los pozos de luz está ligado a la altura de la edificación, entre másaltura tenga mayor área en planta será necesaria.Se utiliza para iluminar alcobas, cocinas o áreas de servicio de los proyectos de vivienda, que no requieran más de200 lux al interior. Adicionalmente los pozos de luz funcionan como un buen mecanismo de ventilación natural alproducir un efecto de succión que permite la ventilación cruzada de los espacios.Finalmente, es importante garantizar que estas fachadas estén recubiertas con materiales con un índice dereflectancia alto, así como la utilización de colores claros y en algunas ocasiones vidrios reflectivos y espejos.Fuente: VILLAZÓN GODOY, R. (2004). Eficiencia lumínica en Arquitectura. Universidad de los Andes,Departamento de Arquitectura. Bogotá.



mismo volumen construido se tiene que a mayor esbeltez la superficie por planta es más pequeña

y existirán menos zonas centrales difíciles de iluminar, siendo los pisos superiores de la

edificación con menores posibilidades de que los edificios vecinos les hagan sombra.

4.2.2.1.3.2. EL TRATAMIENTO DE LA ENVOLVENTE DE LA EDIFICACIÓN

Se considera como envolvente o cerramiento a los paramentos que envuelven físicamente al

edificio, a este también se le denomina cerramiento el cual funciona como separación entre

interior y el exterior (Pattini. 2007), en esta parte del documento se tratará básicamente la

permeabilidad del edificio frente a las manifestaciones exteriores, la cual depende básicamente de

la situación relativa del edificio respecto al terreno, así como respecto a otras edificaciones que

ya se habían mencionado anteriormente.

Esta permeabilidad depende de ciertas características propias del cerramiento que comunican

con el exterior, para lo cual se analizarán los siguientes aspectos que son tomados de las

publicaciones del IDAE (2005), Pattini. (2007) y De Cusa (2004):



4.2.2.1.3.2.1. ASENTAMIENTO DE UNA EDIFICACIÓN

Figura 15. Asentamiento de una edificación.

El asentamiento de una edificación es un aspecto de la envolvente, que indica el grado de

contacto de las superficies que rodean el volumen de todo el edificio con el terreno circundante,

la principal implicación lumínica para una edificación con un alto grado de asentamiento en el

terreno se traduce en la disminución de contacto con el exterior, por tanto, a la dificultad de

iluminar naturalmente los espacios interiores.

4.2.2.1.3.2.2. ADOSAMIENTO DE UNA EDIFICACIÓN

Figura 16. Relación de adosamiento en una edificación.

El adosamiento de una edificación es un aspecto que concierne a la envolvente, en la que se

indica el grado de contacto de las superficies de cerramiento del volumen que poseen contacto



con otros edificios o locales vecinos, la principal implicación lumínica de una edificación con un

mayor adosamiento se evidencia en una disminución de superficies de contacto con el exterior,

por lo tanto menores posibilidades de iluminar naturalmente tanto en las zonas periféricas como

en las centrales.

4.2.2.1.3.2.3. PERFORACIONES O VANOS EN UNA DIFICACIÓN

Figura 17. Vanos o perforaciones en una edificación.

Las perforaciones o también llamados vanos presentes en una edificación son componentes

directamente relacionados con la permeabilidad de la superficie envolvente que permite el paso

de las condiciones climáticas exteriores, estas no son una característica fija, ya que el uso del

edificio puede hacer aconsejable variar el grado de perforación. Así que, normalmente y como lo

expresa Pattini (2007) el uso de ventanas en vanos o perforaciones verticales con vidrios

opalizados en la fachada norte para el hemisferio sur, pueden ser utilizadas para evitar el ingreso

de la radiación solar directa, iluminando los espacios interiores por reflexión y difusión de la luz.

La principal implicación lumínica consiste en que, a mayor perforación de la superficie de

cerramiento mayores son las posibilidades de iluminar naturalmente el interior, aunque se debe



considerar que esta condición tiende a emparejar las condiciones exteriores con las interiores lo

cual es una solución viable en clima frío.

4.2.2.1.3.2.4. TRANSPARENCIA DE LA ENVOLVENTE EN UNA EDIFICACIÓN

Figura 18. Transparencia presente en una edificación.

Este concepto hace referencia al comportamiento de la edificación frente a la radiación solar,

generalmente se recurre a la implementación de superficies vidriadas en el cerramiento para dejar

pasar luz si es totalmente transparente o sin dejar pasar luz por ser opaco, la principal repercusión

lumínica de una edificación con una superficie envolvente transparente es la de igualar las

condiciones lumínicas del exterior, de todas formas, según la orientación, pueden producirse

efectos de deslumbramiento por exceso de luz.

Una consideración a tener en cuenta al proyectar una envolvente transparente es que la luz

directa del sol, iluminando superficies perpendiculares a ella, alcanza valores de entre 60.000 a

100.000 lux, rangos que son demasiado intensos para ser utilizada directamente pues pueden

ocasionar deslumbramiento y aumento de temperatura (Pattini. 2007). Gracias a ello,

generalmente se recomienda excluir completamente el ingreso directo de luz solar a los



interiores, sin embargo en climas fríos esta condición puede contribuir favorablemente en la

iluminación natural al interior de los espacios en las temporadas de lluvia que para Colombia

según el IDEAM generalmente se presenta dentro de los meses de abril a mayo y de octubre a

noviembre.

4.2.2.1.3.2.5. COLOR DE LA ENVOLVENTE EN UNA EDIFICACIÓN

El color del cerramiento es una cualidad de la superficie envolvente de la edificación que

define su comportamiento frente a la absorción que se puede presentar y por lo tanto, al paso de

la radiación solar, la principal implicación lumínica de una envolvente de color claro influye, más

que en el mismo edificio, en los edificios próximos, ya que reflejará la radiación lumínica,

aunque si la intención es conducir la luz al interior de los espacios por medio de reflectancias, la

utilización de colores claros es clave.



Tabla 1. Factores de reflexión de diversos colores.

COLOR / MATERIAL FACTOR DEREFLEXIÓN

Blanco 100%Papel blanco 80-85%Marfil, amarillo limón 70-75%Amarillo vivo, ocre claro, verde claro, azul pastel, rosa pálido, crema 60-65%Verde limón, gris pálido, rosa, naranja, azul-gris 50-55%Madera clara, azul cielo 40-45%Roble, cemento seco 30-35%Rojo profundo, verde hoja, verde oliva, verde pradera 20-25%Azul oscuro, púrpura, gris pizarra 10-15%Negro 0%

Fuente: Ministerio de empleo y seguridad social del Gobierno de España. Tomado de

http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/TextosOnline/GuiasMonitor/Ergonomia/V/Ficheros/ev25.

pdf.

4.2.2.1.3.3. EL INTERIOR DE LA EDIFICACIÓN

En el desarrollo preliminar del diseño de una edificación, así como en el diseño de elementos

que han de captar, dirigir y distribuir la iluminación natural, el criterio visual interior y los

requerimientos básicos de iluminación deben ser prioritariamente conocidos y definidos, para el

caso de la iluminación natural al interior de los espacios, por lo general, se debe optar por

aprovechar la luz natural como recurso inagotable. La implementación de elementos en fachadas,

como las ventanas, para efectos de iluminación permite direccionar la luz hacia el interior del

espacio (De Cusa. 2004).

Con base en lo anterior, los aspectos que se deben considerar son básicamente los principios

físicos propios de la luz que median de modo directo sobre la percepción de la luz, que se



mencionaron con anterioridad en el documento, donde se deben establecer parámetros mínimos,

recomendables y óptimos de niveles de iluminación en los espacios de la vivienda como:

Tabla 2. Niveles de lux en la vivienda.

ESPACIO MÍNIMA RECOMENDABLE ÓPTIMA

Habitación 150 200 600

Cocina 200 300 1000

Comedor 100 200 400

Estar 150 400 600

Baño 150 200 400

Lavadero,

tendedero150 300 600

Pasillos 100 150 200

Fuente: Steegman García, E. (1896). Las medidas de la vivienda, pág. 68.

Toda solución de iluminación que se utilice en el diseño arquitectónico, debe tener en cuenta

la relación con su entorno, las necesidades y las actividades que desarrollan los usuarios, para

establecer condiciones adecuadas de iluminancia para cada espacio, además de las características

propias de los interiores como:



4.2.2.1.3.3.1. COMPARTIMENTACIÓN DEL INTERIOR

Figura 19. Ejemplo de planta arquitectónica con un alto grado de divisiones.

(Imagen tomada de http://www.pisosgalicia.com/promociones/litoral-1-trinquete/litoral-1-Planta_Tipo.JPG)

Este concepto se refiere a la forma de relacionar entre sí de los espacios que componen un

edificio, en el que se pueden distinguir diferentes criterios, pero en este aparte, se considerará

sólo el hecho de que existan pocos o muchos fraccionamientos o divisiones en el interior de la

edificación (Gonzalo. 2003). La principal implicación lumínica de un bajo fraccionamiento se

basa en que permite iluminar naturalmente las diferentes zonas, a pesar de que los espacios más

interiores (o menos periféricos) reciben menor cantidad de luz, por tanto los espacios con mayor

fraccionamiento crea espacios centrales los cuales son más difíciles de iluminar natural (excepto

si se crean patios o atrios) (IDEA. 2005).



4.2.2.1.3.3.2. CONEXIÓN CON EL INTERIOR

Figura 20. Ejemplo de elemento de conexión interior. (Imagen tomada de

http://www.conceptos.mx/_/rsrc/1273556156980/4-productos/muro-de-vidroblock/muro%20de%20vidroblock.jpg)

Este concepto se refiere a la forma en que trabajan las divisiones interiores existentes entre

los espacios y de este modo como se producen los intercambios con el exterior, la principal

implicación lumínica que presenta la conexión interior entre espacios, tanto si es vertical como

horizontal, es que, si su composición material es transparente la conexión entre espacios

iluminados con luz natural favorecen a los espacios que no lo están. (Serra & Coch. 1995).

4.2.2.1.3.3.3. COLOR DEL INTERIOR

Figura 21. Interior de un edificio donde predomina el color claro.

(Imagen tomada de http://www.peruarki.com/wp-content/uploads/2010/11/peruarki-arquitectura-edificios-Espana-

Arquitecto-Antonio-Blanco-Montero-28_thumb.jpg)



Este concepto indica el comportamiento de la luz al interior de los espacios frente a la

absorción y reflexión superficiales y por lo ende, de las posibilidades de redistribución del flujo

luminoso en el espacio, es imposible examinar los efectos de distintos esquemas de color sobre la

luminosidad de un interior (Serra & Coch. 1995). Sin embargo, es necesario examinar los efectos

de las propiedades reflectantes de las superficies principales en un espacio iluminado (IDAE.

2005).

En este sentido y como implicación lumínica importante el IDEA (2005) plantea que es

significativo considerar cada elemento por separado, por ejemplo la reflectancia del suelo es

generalmente baja, los techos y paredes de color claro mejoran la penetración de luz natural más

profundamente en el interior y reducen el contraste entre las ventanas brillantes y otras

superficies.

4.2.2.1.3.3.4. GEOMETRÍA DEL ESPACIO INTERIOR

El concepto de la geometría del interior de los edificios es importante para el

aprovechamiento de la luz natural, por lo tanto, se debe considerar individualmente cada espacio.

Para ello se analiza las características geométricas en diversos aspectos, como son:



4.2.2.1.3.3.4.1. VOLUMEN

Figura 22. Relación forma horizontal y vertical de una ventana.

Desde el punto de vista lumínico, las medidas del espacio tienen una influencia neutra en la

distribución de la luz, donde se mantiene la radiación incidente, en relación con el cambio de

escala. Esto quiere decir que, conservando la proporción entre el área de aberturas y de

cerramientos, también se mantiene la distribución de luz resultante (Serra & Coch. 1995).

El IDAE (2005) establece que a forma de la ventana influye principalmente sobre la

distribución de la luz en el espacio iluminado, en donde la poseer ventanas horizontales la

iluminación forman una banda paralela a la pared de la ventana, la cual produce poca diferencia

en la distribución de la luz a lo largo del día, por lo contrario al poseer ventanas verticales la

iluminación del interior forma una banda perpendicular a la pared de la ventana, la cual produce

una distribución luminosa muy variable a lo largo del día, su implicación lumínica de las

ventanas verticales se basa en que su forma ofrece mejor iluminación en las zonas más alejadas

de ella.



4.2.2.1.3.3.4.2. FORMA

Figura 23. Relación de la forma con el reparto de luz. (Serra Florensa, R. & Coch Roura, H. (1995).

Arquitectura y energía natural)

Desde el punto de vista lumínico la cualidad de la distribución de la luz depende de la

localización de su acceso, en general, los espacios alargados con paso de luz por uno de los

extremos presenta una distribución de luz poco homogénea (Pattini. 2007).

4.2.2.1.3.3.4.3. PROPORCIONES

La principal implicación lumínica se comentó anteriormente de las formas alargadas con

acceso de luz por un extremo presentan una distribución de la iluminación natural poco

homogénea (IDAE. 2005). Se debe considerar que para la inclusión de luz para un plano vertical,

es ineficaz a partir de la profundidad de dos veces la altura del plano de incursión (Steegman.

1896).



4.2.2.1.3.3.4.4. DESNIVELES

Figura 24. Variaciones de luz y visión en espacios con escalonamiento descendente y ascendente

De Cusa (2004) establece la existencia de diferencias de nivel dentro de un espacio, puede

tener resultados ambientales importantes, desde el punto de vista lumínico, es significativo la

existencia de escalonamientos en el sentido de exterior interior. En el caso de que estos

escalonamientos sean descendentes, se produce un ingreso mejor de la luz, si por lo contrario el

escalonamiento es en sentido opuesto, sucede lo contrario y en cambio, mejora la visión hacia el

exterior (Steegman. 1896).

4.2.2.1.3.4. SISTEMAS DE ILUMINACIÓN NATURAL

En este actúan los componentes o conjuntos de componentes de una edificación que tienen

como misión, mejorar la iluminación natural de los espacios interiores, optimizando la

distribución de la luz en las zonas periféricas y encaminando la luz natural hacia las áreas

interiores que no poseen contacto directo con el exterior.



Según Gonzalo (2003), las edificaciones utilizan diferentes mecanismos para iluminar

naturalmente los interiores, para ello implementa componentes, la calidad, cantidad y distribución

de la luz interior depende del funcionamiento de los sistemas implementados, de la correcta

localización de las ventanas y de las superficies de las envolventes, su principal misión es

mejorar la iluminación natural de los espacios interiores habitables, optimizando la distribución

de la luz en las zonas periféricas e intentando el ingreso de la misma a los espacios internos que

no poseen contacto directo con el exterior. Básicamente son tres los sistemas de iluminación

natural utilizados:

4.2.2.1.3.4.1. ILUMINACIÓN LATERAL

Figura 25. Iluminación lateral por medio de ventanas

(Imagen tomada de http://ovacen.com/wp-content/uploads/2014/04/impacto-de-la-iluminaci%C3%B3n-en-un-

espacio.png)



La luz llega desde una abertura localizada en cerramientos verticales; su función es permitir

el ingreso lateral de luz natural al ambiente interior en donde el plano de trabajo más cercano se

ve beneficiado y presenta un nivel alto de iluminación, este tipo de iluminación genera niveles

significativos a todo el espacio (IDAE. 2005). Entre más lejos de la abertura se encuentre el plano

de trabajo, la iluminación decrece y la componente indirecta (reflejada y difusa) se incrementa,

gracias a las superficies que conforman los espacios, paredes y cielo raso, los elementos más

utilizados son las ventanas, balcones, muros traslucidos y los muros cortina (Gonzalo 2003).

4.2.2.1.3.4.2. ILUMINACIÓN CENITAL

Figura 26. Iluminación cenital

(Imagen tomada de http://ovacen.com/wp-content/uploads/2014/04/impacto-de-la-iluminaci%C3%B3n-en-un-

espacio.png)



La iluminación cenital es utilizada en zonas con cielos nublados, donde el plano de trabajo es

iluminado desde la parte más luminosa, el cenit33, los elementos más utilizados son los

lucernarios, las cubiertas monitor o diente de sierra, las claraboyas y las cúpulas (Steegman.

1896).

4.2.2.1.3.4.3. ILUMINACIÓN COMBINADA

Este tipo de iluminación está formado del mismo cerramiento en el cual pueden existir

aperturas en muros y techos además de una superficie de material traslucido, esta puede rodear

total o parcialmente un espacio y permite el ingreso global de luz natural (Serra & Coch. 1995),

el componente más característico es la membrana con superficie traslucida o transparente, en

donde las condiciones de iluminancia en el interior del espacio es semejante al exterior (IDAE.

2005).

4.3. ENERGÍA ELÉCTRICA

La industria ha intentado evitar el deterioro de los recursos naturales en la elaboración de

energía eléctrica, pero los consumidores aún no son conscientes de la urgencia que tiene el uso

racional de este recurso para la conservación del planeta. En Colombia, el Gobierno Nacional

reglamentó el Uso Racional de la Energía, URE, a través de dos decretos, en los que se establece,

entre otras cosas, el uso de bombillas ahorradoras (fluorescentes compactas).



Tomando como base las producciones del Gobierno Nacional el Ministerio de Energía

eléctrica para el Ministerio de Minería y Energía define la energía, como “aquella que es causada

por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores, por tanto

asociada a la corriente eléctrica”. Esta energía produce, fundamentalmente 3 efectos: luminoso,

térmico y magnético.

4.3.1. MEDICIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Desde el punto de vista económico la medición de energía eléctrica es la más importante

medición, puesto que las empresas generadoras facturan de acuerdo a lo indicado por los

medidores, por tanto, los instrumentos deben indicar los valores correctos, para el Ministerio de

Minas y Energía de Colombia la energía puede medirse el Joule [Watt seg], pero siendo esta

unidad pequeña, usualmente se mide en kWh (kilowatts hora) o MWh (megawatts hora).

4.3.2. DEMANDA DE CONSUMO

Para iluminar eficazmente cada espacio de una edificación residencial se debe tener en cuenta

las tareas que se realizan, el uso posee de cada espacio y el nivel de iluminación requerido La

iluminación de una casa implica, en promedio, el segundo costo pagado por consumo de energía

en el hogar, por esta razón se debe pensar en iluminar bien y en hacerlo ahorrando energía. Para

lograrlo, se debe elegir apropiadamente el tipo de bombilla que se usa en cada espacio y



actividad; estas condiciones son importantes para establecer los niveles de iluminancia de los

espacios que resultan vitales y evaluar las condiciones actuales de los apartamentos de estudio.

Según datos obtenidos en el Ministerio de Minas, la demanda de energía eléctrica en

Colombia para el 2013 alcanzó 56.147,6 GWh, con un crecimiento de 1.468,7 GWh, (2,7% más

que en año anterior que fue de 54.678,9 GWh) (ver figura 27). Este incremento se debió, en gran

medida, a los altos consumos en el sector residencial durante los primeros meses, como resultado

de las altas temperaturas registradas en el país, y a la recuperación de la crisis económica, la cual

se vio reflejada en el consumo de energía eléctrica.

Figura 27. Crecimiento GWh en Colombia (2013 – 2014)

Si se reducen los consumos de energía en las horas pico (las cuales se amplían más adelante),

se reduce el impacto ambiental en la emisión, ya no se necesitarían centrales térmicas trabajando

en forma complementaria con las hidráulicas y como se había expresado anteriormente,



implicaría el ahorro en dinero hasta en un billón de pesos anuales nacionales, o de la reducción de

2.300.000 toneladas de CO2 a la atmosfera.

5. PARÁMETROS PARA EL ESTUDIO DE MEDICIÓN

5.1. ESTUDIO PILOTO

En este caso se diseñó y aplicó en primera instancia un instrumento de percepción de los

usuarios en el año 2011 por estudiantes de la Facultad de Arquitectura en la línea de

profundización de procesos constructivos de la Universidad Nacional de Colombia – Sede

Manizales, que consistió en una encuesta que indagaba alrededor de la percepción de los

habitantes del bloque tipo de apartamentos con referencia a las variables dependientes (confort

bioclimático) en torno a: cambios de temperatura, ventilación, ruidos e influencia de la

iluminación natural y del color en el desarrollo de las actividades familiares, siendo las últimas

dos las importantes para el proceso y desarrollo de este documento.



Figura 28. Localización San Sebastián IV Etapa.

La encuesta se aplicó a 105 familias que habitan los bloques: dos (2), tres (3), cuatro (4),

cinco (5), seis (6) y siete (7) con una media de hogares encuestados de 17,5 por edificio.

Como resultado obtenido en el estudio piloto se encontró que la relación entre la eficiencia de

la luz natural presente en los apartamentos y las áreas donde la luz artificial es necesaria por

deficiencia de la primera, los habitantes describen que la iluminación natural les permite el

desarrollo de las actividades en casi todos los espacios, sin embargo, según los datos

suministrados el 47,6% de los habitantes deben utilizar bombillos de lámparas incandescentes

para mejorar la calidad lumínica de los espacios de la cocina y patio de ropas durante el día,

presentándose un aumento en los consumos de energía eléctrica, por tanto se propone como

objeto el siguiente estudio de campo.



El 85% de los habitantes manifestaron que la iluminación natural siempre les permite el

desarrollo de actividades al interior del apartamento, pero afirmaron además que existen

problemas de iluminación en áreas como la cocina y el patio de ropas. (Ver figura 29).

Asimismo, el 91% de la iluminación percibida en los apartamentos es considerada como

suficiente para los usuarios. Por otra parte, el 57% de ellos calificó esta suficiencia de

iluminación como excelente. (Ver figura 30)

Figura 29. Afectaciones por iluminación natural al interior de los apartamentos.



Figura 30. Percepción del usuario en la iluminación natural al interior de los apartamentos.

Como rangos de horarios en los que se encuentra mayor cantidad de personas en el

apartamento entre los días lunes y viernes se evidencian tres picos importantes, el primero es el

horario comprendido entre las 12:00 m y las 2:00 pm, con un máximo de tres personas, con un



73%, como segundo horario pico se encuentra entre las 2:00 pm y las 6:00 pm, con un máximo

de 3 personas, con un 68% muy similar en cantidad de personas al pico de las 6:00 am y las

12:00 m con un 67%, esto se traduce en un máximo de personas que habitan los apartamentos en

promedio de 3 personas que se encuentran desde las 6:00 am y las 6:00 pm que representan las

horas útiles en cuanto a iluminación natural.

Tabla 3. Número de personas en el apartamento en la semana

Número de personas que permanecen en el apartamento de lunes a

viernes.

6:00 am - 12:00

m

12:00 m - 2 .00

pm

2:00 pm - 6:00

pm

6:00 pm - 6:00

am

1 a 3 = 79 (67%) 1 a 3 = 77 (73%) 1 a 3 = 71 (68%) 1 a 3 = 49 (47%)

3 a 6 = 8 (30%) 3 a 6 = 12 (27%) 3 a 6 = 15 (29%) 2 a 3 = 1 (1%)

6 a 9 = 1 (4%) 6 a 9 = 1 (4%) 3 a 6 = 50 (48%)

6 a 9 = 5 (5%)

Para el día sábado, se evidencia que solo en horas de la mañana y el medio día en el rango

entre las 6:00 am y las 2:00 en donde los habitantes permanecen más tiempo en el apartamento

evidenciándose un 66% hasta las 12:00 m y un 62% hasta las 2:00 pm, sin embargo en las horas

comprendidas entre las 2:00 pm y las 6:00 pm se observa un máximo de 3 personas con un 59%,

este comportamiento es semejante al ocurrido en semana para las horas útiles para la iluminación

natural.



Tabla 4. Número de personas en el apartamento el día sábado

Número de personas que permanecen en el apartamento el día sábado.

6:00 am - 12:00 m 12:00 m - 2 .00 pm 2:00 pm - 6:00 pm 6:00 pm - 6:00 am

1 a 3 = 69 (66%) 1 a 3 = 65 (62%) 1 a 3 = 62 (59%) 1 a 3 = 46 (44%)

3 a 6 = 32 (30%) 3 a 6 = 36 (34%) 2 a 3 = 7 (7%) 2 a 3 = 1 (1%)

6 a 9 = 4 (4%) 6 a 9 = 4 (4%) 3 a 6 = 32 (30%) 3 a 6 = 54 (51%)

6 a 9 = 4 (4%) 6 a 9 = 4 (4%)

Para el día domingo, se evidencia una permanencia más prolongada en las horas

comprendidas entre las 6:00 am y las 6:00 pm, que corresponde al día de descanso de la familia.

Tabla 5. Número de personas en el apartamento el día domingo

Número de personas que permanecen en el apartamento el día domingo.

6:00 am - 12:00 m 12:00 m - 2 .00 pm 2:00 pm - 6:00 pm 6:00 pm - 6:00 am

1 a 3 = 48 (46%) 1 a 3 = 49 (47%) 1 a 3 = 52 (50%) 1 a 3 = 44 (42%)

2 a 3 = 8 (8%) 2 a 3 = 7 (7%) 3 a 6 = 49 (47%) 2 a 3 = 1 (1%)

3 a 6 = 45 (43%) 3 a 6 = 45 (43%) 6 a 9 = 4 (4%) 3 a 6 = 56 (53%)

6 a 9 = 4 (4%) 6 a 9 = 4 (4%) 6 a 9 = 4 (4%)

Con respecto a los estándares de iluminación adecuada para la ejecución de actividades al

interior de los espacios (ver tabla 1), se evidenciaron problemas en la iluminación de espacios

como el baño, la cocina y el patio de ropas, que no cumplen con las exigencias de los usuarios

para desarrollar las actividades durante el día. (Ver figura 31)



Figura 31. Áreas del apartamento en donde es necesario encender lámparas.

La relación entre la eficiencia de la luz natural presente en los apartamentos y las áreas donde

la luz artificial es necesaria por deficiencia de la primera, por tanto los habitantes describen que la

iluminación natural les permite el desarrollo de las actividades en casi todos los espacios.

Según los datos suministrados el 48% de los habitantes deben utilizar bombillos de lámparas

incandescentes para mejorar la calidad lumínica del espacio durante el día (ver figura 32).

Cuando se recurre a sistemas artificiales para mejorar los niveles de iluminación, se presenta un

aumento en los consumos de energía eléctrica, lo que representa un indicador del poco uso

eficiente de la energía, además del uso de lámparas incandescentes las cuales son las de mayor

presencia en las VIP (ver tabla 6).



Figura 32. Artefacto necesario para mejorar la iluminación natural.

Tabla 6. Promedio de lámparas utilizadas en los apartamentos

Indique la cantidad de bombillos que usted tiene en su apartamento:

Lámparas

incandescentesLámpara de tubo

Lámpara

ahorradorasNS/Nr

3 1 4 0

Como resultado importante de la prueba piloto para el proceso de este documento se destaca

la ausencia de iluminación natural en los espacios de la cocina y patio de ropas, dado que por sus

condiciones arquitectónicas no presenta contacto directo con el exterior, en consecuencia es en

estos dos espacios los usuarios utilizan luminarias durante el día para cubrir sus requerimientos

de iluminancia, es por esto que estas áreas juegan un papel primordial dentro de la investigación

y en las que se planteó el ejercicio de campo, para su análisis y desarrollo.

BOMBILLOS PARA MEJORA DE ILUMINACIÓN



5.2. EJERCICIO DE CAMPO

El siguiente estudio planteó la toma de mediciones de iluminación natural al interior de los

apartamentos del conjunto residencial San Sebastián IV etapa bloque 4 en la ciudad de

Manizales, en donde se dispusieron, en total, 6 sensores programables los cuales registraron datos

de iluminancia en las zonas de la cocina y patio de ropas, como zonas con déficit según datos

obtenidos en el instrumento de percepción. Estos se dispusieron en tres pisos para evaluar los

niveles de la iluminación incidente a diferente altura, de esta manera fueron localizados dos

sensores por cada VIP para el muestreo.

5.2.1. PROCEDIMIENTO

La investigación tuvo como campo de acción el proyecto de multifamiliares SAN

SEBASTIAN IV ETAPA que la Caja de la Vivienda Popular (CVP) construye actualmente en la

ciudad de Manizales, dicha entidad busca desarrollar un proyecto de Vivienda de Interés

Prioritario: el conjunto habitacional multifamiliar “San Sebastián IV Etapa” localizado en la

Comuna Ciudadela del Norte y conformado por 1.104 unidades de vivienda multifamiliar de un

valor de venta para el año 2014 de 43 millones de pesos. El proyecto está dirigido

preferencialmente a los hogares beneficiarios de subsidios de la Bolsa de Desastres Naturales.



Figura 33. San Sebastián IV Etapa. (Imagen tomada de http://www.osbetania.org)

El caso de estudio se localizó en la ciudad de Manizales (Caldas) en la comuna ciudadela del

Norte, zona donde el asentamiento de población desplazada es recurrente, esta ciudad se

caracteriza por muy peculiares circunstancias en su desarrollo producto de su emplazamiento en

un entorno de ladera. Es la capital del departamento de Caldas y se sitúa geográficamente en el

centro occidente de Colombia a una altitud de 2,150 msnm, latitud 5º 4' Norte y longitud 75º 31'

Oeste, de acuerdo con la Alcaldía de Manizales [2009] citando las últimas estadísticas del

DANE, “la ciudad - cuenta con una población de 386,931 habitantes. […] cuenta con una

densidad poblacional de aprox. 0,6 habitantes por kilómetro cuadrado, debido mayormente al

poco espacio adaptable para construir que deja la topografía. El 47,1 % de la población son

hombres y el 52,9 % mujeres.”



Figura 34. Localización San Sebastián.

Figura 35. Proyecto San Sebastián.



5.2.2. OBJETO: Bloque de apartamentos multifamiliar San Sebastián IV Etapa

Dentro del desarrollo del trabajo investigativo se realizaron mediciones in situ de iluminancia

en el bloque 4 de los multifamiliares de San Sebastián IV Etapa en las zonas de la cocina y patio

de ropa, proyecto escogido en primera instancia por el trabajo de percepción del usuario como

estudio piloto, en segunda medida por la accesibilidad al caso, puesto que la Caja de la Vivienda

Popular de la ciudad de Manizales permitió el desarrollo de toma de datos en tres apartamentos.

Dicha entidad suministro amoblamiento y aprobó permanencia durante los días entre el 11 y el 17

de agosto del 2014, conforme a esta medida se tomó como base tres apartamentos del bloque 4, a

los cuales dos, el sol naciente incidió directamente sobre y ellos y a un apartamento incidió el

poniente.

5.2.3. VARIABLES DEL PROCEDIMIENTO

5.2.3.1. NIVELES DE ILUMINACIÓN

Se tomó esta variable como componente primordial de medición para correlacionar los datos

obtenidos en el interior de los apartamentos, con los datos de consumo de energía eléctrica de las

luminarias en horas diurnas; en este sentido, se tuvo en cuenta varios aspectos para la toma de

medidas los cuales fueron:

Calibración y precisión de los equipos: Los equipos utilizados se calibraron para obtener

los resultados esperados, así se cubrió al máximo errores en la medición como:



Posibles averías

Comportamiento en su funcionamiento continuo

Estabilidad de su funcionamiento

Tensión eléctrica

Método de calibración

Error de medición

Por tal efecto, se realizaron pruebas con una semana de antelación, realizando muestras en

diferentes espacios (salón de clase UNAL, Sede Medellín) durante 20 minutos, además se realizó

el cambio de baterías a todos los sensores para evitar la descarga y falla de toma de muestras.

5.2.3.2. LOCALIZACIÓN DEL EQUIPO MEDIDOR

La localización del equipo se realizó un día antes, con doce horas de antelación, como

medida para la toma de datos el día 11 a las 4:00 am, hasta el día 17 de agosto a las 7:00 pm; así

se procedió a localizar los instrumentos según el siguiente criterio:

Localización La altura de localización de cada sensor fue entre 0,75 y 0,85 metros34,

contados desde el piso acabado; esta altura corresponde al plano de trabajo.

34 Ministerio de Minas y Energía de Colombia. (2010). RETILAP. Resolución 180540 del 30 de marzo de 2010.



Los equipos se localizarán en el centro geométrico de cada espacio, localizado hacia arriba

para registrar los aportes de las superficies de las paredes, techo y ventanas.

5.2.3.3. CONSUMO DE ENERGÍA

Esta variable se tomó como dato base para la correlación entre la iluminancia y el consumo

de energía debido al uso de luminarias por deficiencia de la iluminación natural, así se

identificaron las luminarias presentes en la vivienda, horas de uso de las mismas, consumo de

Kw. diarios y los datos obtenidos en las mediciones elaboradas (iluminancia); todas ellas se

correlacionaron para determinar los indicadores de consumo de energía eléctrica en horas diurnas

para los espacios de la cocina y patio de ropas.

Para ello, se tuvo en cuenta el tipo de lámparas en los apartamentos en los cuales en

promedio se poseen tres tipos diferentes de lámparas siendo las incandescentes las de mayor

presencia (ver tabla 5), además fue considerado el consumo mensual de energía en la vivienda,

donde y como se había descrito anteriormente, el 90% del promedio de consumo de energía se da

por la iluminación artificial.

Equipos de medición continúa: Fueron utilizados sensores Hobo Data Logger que permiten

registrar, además de condiciones térmicas (humedad relativa, temperatura), niveles de

iluminación.



5.2.3.4. INTERVALO DE MEDICIÓN

Los sensores fueron calibrados para un registro de medidas durante 7 días, con un intervalo

de medición que osciló en 5 minutos.

5.2.4. ESTRATEGIA DE MEDICIÓN

Para la estrategia de medición se tuvo en cuenta los apartes descritos anteriormente, según

localización y posición de los sensores para la toma de datos:

Figura 36. Localización sensores apartamento 102.







5.2.4.1. DATOS

Los datos registrados por los instrumentos de medición de iluminancia calcularon alrededor

de 2016 datos durante siete días durante las 24 horas, de los cuales se tomaron como base solo las

horas eficientes, es decir, las 13 horas de presencia de iluminación natural, entre las 5 am y las 6

pm, obteniendo así un total de 1092 datos. Se arrojaron como resultado, periodos de tiempo

relacionados con las horas de permanencia de los usuarios en los apartamentos, las horas de

encendido de luminarias y los consumos de energía por lámparas para suplir las necesidades de

iluminación.

5.2.4.2. SOFTWARE PARA ELABORACIÓN DE GRÁFICOS

Los datos fueron importados, clasificados, editados y graficados en Excel, su facilidad y

aplicación.



6. RESULTADOS

A continuación se exponen los resultados, en donde fueron consideradas las conclusiones del

estudio piloto y se correlacionaron con los parámetros fotométricos presentes en el sitio, muestras

obtenidas en las mediciones realizadas en las VIP las cuales jugaron un papel importante para

determinar los promedios de iluminancia presente y su relación con las horas de uso, tanto de la

cocina como del patio de ropas; por otra parte se hace mención las relaciones que se presentaron

en las diferentes alturas de la edificación y los consumos de energía eléctrica que acarrea el uso

de luminarias para solucionar problemas de iluminación en horas diurnas útiles.

Es así como la información obtenida se compara con valores preestablecidos en información

recolectada que determinan los niveles máximos y mínimos para el desarrollo de las actividades

en las zonas de la cocina y la zona de ropas. (Ver tabla 2)

Arquitectónicamente, la edificación presenta varios problemas de diseño. Se parte afirmando

que de las dimensiones que posee el patio 2,3 x 3,5 m. no son las adecuadas, en primera

instancia, porque no cumple con las disposiciones del Código de Construcción y urbanización de

Manizales35, en segunda instancia, este patio o pozo aunque cumple con las consideración

anteriormente mencionada (características generales del proyecto - porosidad de la edificación)

con una superficie abierta al exterior inferior a 1/6 del área de cubierta (área total más área de

patio de 194,3 m2, área de patio 7,8 m2), no cumple con las necesidades propias del diseño debido

35 Estas medidas nos arrojan un área total de 8,05 m2, la cual no corresponde a las disposiciones del Código deConstrucción y Urbanización de Manizales, el cual en su artículo 2.4.1.5 expresa que el área mínima para patiosdestinados para iluminación y ventilación en unidades multifamiliares que sobrepasen los cuatro pisos debe ser de 9m2, con un ancho mínimo entre lados de 3 m.



a la esbeltez de la edificación que no provee de una iluminación natural optima al interior de los

apartamentos, donde los niveles de iluminancia en los primeros cuatro (4) pisos de la edificación

no suple las condiciones para las zonas de la cocina y patio de ropas.

Arquitectónicamente la edificación de VIP en altura en San Sebastián plantea un diseño en

densidad con adosamiento en dos de sus fachadas, lo cual repercute en la influencia directa de la

radiación solar en las otras dos, su implantación en ladera resulta importante puesto que se

encuentra sobre una vertiente a sur la cual se aprovecha en elevación por la edificación continua,

libreando la altura de un piso. (Ver figura 39 y 40)

Figura 39. Configuración en densidad y adosamiento, bloques 1 al 6

Figura 40. Implantación en ladera de los bloques tipo.



En el análisis del proyecto, se evidencia una obstrucción plana presente en todos los pisos en

el que la luz ingresa indirectamente por la reflexión producida por las superficies del pozo de luz

y donde la fachada de la edificación vecina, se encuentra a 2,3 m. creando una obstrucción del

cielo máxima en la dirección perpendicular al plano, es decir, que la franja oculta los recorridos

solares (ver figura 41), donde la línea del ángulo correspondiente al recorrido del sol se presente

para el último piso es entre las 8:00 am y las 5:00 pm y para el caso del primer piso es entre las

11:00 am y las 2:00 pm. El solo hecho de cambiar la altura de la toma (14 metros de altura) en el

caso citado, hace que los resultados de obstrucción de la bóveda celeste varíen de porcentajes del

75% en el séptimo piso al 25% en el primer piso. Al momento de evaluar la incidencia de estos

valores, se determina que en el segundo caso no podrá contar con el recurso solar en todo el

período de mayores requerimientos de iluminancia para los usuarios, mientras que en el primer

caso sí.

Figura 41. Incidencia solar por esbeltez de la edificación.



Los datos obtenidos de las mediciones fueron promediados en forma horaria para una mejor

comprensión de los comportamientos globales de la zona de ropas y cocina, espacios que según

resultados del estudio piloto, presentan mayor deficiencia lumínica (ver figura 31). Es así como el

análisis de las curvas permite identificar comportamientos constantes en el periodo de una

semana, con diferencias de iluminancia en las horas de mayor permanencia de personas durante

la semana (ver tabla 3, 4, 5), pero los niveles no distan mucho entre los picos más altos y más

bajos como se muestra en la figura 42, 43 y 44.

Figura 42. Niveles de iluminación durante una semana en las áreas de cocina y patio de

ropas del primer piso.



Figura 43. Niveles de iluminación durante una semana, en las áreas de cocina y patio de

ropas del cuarto piso.

Figura 44. Niveles de iluminación durante una semana en las áreas de cocina y patio de

ropas del séptimo piso.



A partir de lo expuesto, el análisis se centra en evaluar los resultados obtenidos, tomando

como unidad de estudio, los niveles promedios en la semana. Cabe señalar que para el primer

piso de la edificación, los rangos en iluminación natural (iluminancia) no superan la constante de

iluminación mínima de 150 lux36 (ver figura 45), donde la media obtenida no supera picos en el

primer piso de 22,6 lux para la zona de ropas y 12,4 lux para la zona de la cocina, así mismo para

el cuarto piso la media obtenida no supera la constante de iluminación recomendable de 300 lux,

con picos de 269,9 lux para la zona de ropas y 267,7 lux para la zona de la cocina. (Ver figura 46)

36 Ver tabla 6. Niveles de lux en vivienda.



Figura 45. Niveles de iluminación obtenidos en el apartamento piso 1.



Figura 46. Niveles de iluminación obtenidos en el apartamento piso 4.



Así mismo, los niveles de iluminancia en el séptimo piso sobrepasan los rangos de constante

óptima de 1000 lux, el cual, por estar localizado en el último nivel de la edificación, obtiene

rangos máximos de 4689,4 lux para la zona de ropas y 3008,3 lux para la zona de la cocona. (Ver

figura 47)

Figura 47. Niveles de Iluminación obtenidos en el apartamento piso 7.



En lo que sigue, se puede concluir que los consumos de energía eléctrica son mayores por

deficiencia en la iluminación natural en los primeros cuatro niveles de la edificación donde los

niveles de iluminación, anteriormente descritos, no cumplen con la constante de iluminación

mínima en las horas de mayor permanencia (entre las 12:00 m y las 02:00 pm), durante el día, en

las zonas de la cocina y patio de ropas, como lo es en la mañana y medio día, en donde se debe

utilizar estos espacios un promedio de 3 horas diarias. En suma todo ello, representa un impacto

económico importante en los usuarios ($340,200 anuales con el uso de bombillas tradicionales

incandescentes de 150 Watt o $45,360 anuales con el uso de bombillas fluorescentes ahorradoras

de 20 Watts), al consumir energía eléctrica para iluminar los espacios y poder desarrollar sus

actividades.

Tabla 7. Consumo en KW/h en los apartamentos con problemas de iluminancia.

# A

PT

OS

BO

MB

ILL

OS

INC

AN

DE

SCE

NT

ES

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CO

NSU

MO

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R K

W/H

1 2 150 3 0,45 3,15 3,15 94,5 1.134 $945 $28.350 $340.200

4 8 150 3 0,45 3,15 12,6 378 4.536 $3.780 $113.400 $1.360.800

14 28 150 3 0,45 3,15 44,1 1323 15.876 $13.230 $396.900 $4.762.800

700 1400 150 3 0,45 3,15 2205 66150 793.800 $661.500 $19.845.000 $238.140.000

De acuerdo con la tabla 7, en cada apartamento se incrementa el consumo anual en 1.134

KW/h de energía eléctrica por iluminación, mediante el uso de bombillos incandescentes que son

los presentes en las viviendas en las zonas de ropas y cocina, eso quiere decir, que si se hace

referencia a los primeros cuatro pisos de la edificación que presentan déficit en los rangos



mínimos de iluminación, tomando las 14 viviendas de una de las edificaciones, se obtendría un

incremento en el consumo anual de 15.876 KW/h.

Con estos cálculos, se puede concluir que evidentemente se presentan consumos de energía

eléctrica para suplir deficiencias en la iluminación natural, lo cual, haciendo el análisis de las

1,140 unidades de vivienda proyectadas en 51 torres en el proyecto de San Sebastián para suplir

los déficits de vivienda en Manizales, 700 presentarían problemas en la iluminación natural y

representarían un consumo anual de 793.800 KW/h , semejante a la potencia eléctrica diaria de

una central termoeléctrica la cual quema diariamente 5,276 toneladas de carbón emitiendo a la

atmósfera (19,345 toneladas de CO2), es decir que el hecho de no poseer leyes nacionales que

obliguen a los diseñadores y constructores cumplir con rangos de iluminación natural al interior

de las edificaciones se está contribuyendo al deterioro de la atmosfera tan solo por el hecho de no

hacer uso de uno de los recursos renovables como lo es la luz solar.



7. CONCLUSIONES

Si bien en el ámbito de los proyectistas se habla que las decisiones en relación a las aberturas

deberían contemplar los principios básicos de la iluminación natural, como son, las diferentes

técnicas en el tratamiento por orientación de la envolvente o cerramiento de la edificación y la

adecuación a las condiciones climáticas locales. Se puede concluir, a partir del análisis de los

resultados planteados en este estudio, que el tipo y uso de las aberturas en las VIP en altura del

proyecto de San Sebastián no han sido proyectados de acuerdo a estos principios y por lo tanto no

propician un ahorro energético, sino más bien exigen el uso cada vez mayor de energía eléctrica

para iluminación.

A partir de la confrontación de las distribuciones lumínicas de los entornos presentados, se

puede acotar que para este tipo de comparaciones entre los datos obtenidos en sitio y los rangos

recomendables de iluminación, en el que la variable que tiene mayor influencia en el acceso de

luz natural es la morfología volumétrica construida; puntualmente para el caso de estudio se

puede destacar tres premisas de fundamental importancia, en su relación de análisis de

configuración arquitectónica. En primer lugar, que el ingreso a la radiación solar visible a través

de la envolvente de la zona del pozo de luz o patio es fundamental para el caso, ya que la

superficie vertical lateral del edificio vecino posee las mismas características que edificio

estudiado, situación que es de gran relevancia puesto que el color de la mampostería como

elemento de cerramiento posee un factor de reflexión del 40% y a medida que desciende por el

patio pierde una tercer parte de su potencial. En segundo lugar, la falta de conexión directa con el

exterior para el caso del primer y cuarto piso reduce el porcentaje de ingreso de iluminación, cabe

señalar que los rangos máximos obtenidos para el primer piso de la edificación, no superan la



constante mínima de 150 lux, así mismo para el cuarto piso la media obtenida no supera la

constante recomendable de 300 lux; por lo contrario los niveles de iluminancia en el séptimo piso

sobrepasan los rangos de constante óptima de 1000 lux, el cual, por estar localizado en el último

nivel de la edificación posee una iluminación lateral y no por reflexión como ocurre tanto para el

piso uno y cuatro. En tercer lugar, los datos muestran que para el edificio analizado existe un

predominio del uso de ventanas verticales que, como ya se había expuesto, crea condiciones

variables de iluminación durante el día, pero que por la forma de la cocina y el patio de ropas de

cada apartamento (espacio rectangular proyectado arquitectónicamente) este tipo de ventana es la

adecuada, aunque con un agravante en las condiciones de color interiores, que en vez de poseer

color blanco para índice de reflexión de 100%, posee concreto a la vista que presenta un índice de

reflexión del 30%, reduciendo las posibilidades de iluminar naturalmente en un 70%.

A nivel general se puede afirmar que el análisis resulta una herramienta fundamental para

este tipo de investigaciones, aportando una visión muy completa y fundamentada de un

diagnóstico de iluminación natural en VIP en altura desde la eficiencia energética ya que el hecho

de no poseer leyes nacionales que obliguen a los diseñadores y constructores cumplir con rangos

de iluminación natural al interior de las edificaciones, se está contribuyendo en el aumento de un

impacto económico importante en los usuarios, que para simplificar representa un 50% más del

pago anual con el uso de bombillas incandescentes.



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