Control de luminancia al interior de las aulas escolares

Se ha planteado los protectores solares para las fachadas de este, norte y oeste en el edificio. Los puntos de referencia para bloquear el acceso directo de luz natural al interior de las aulas, es la aplicación de protectores solares horizontales en las ventanas de las fachadas, como se muestran en los gráficos. La carta estereográfica muestra que el edificio en estudio recibe radiación directa en los meses de enero a diciembre exceptuando en los meses de junio y julio a horas 12 y 13 horas. Por lo que requiere la aplicación de protectores solares.

Se puede observar que la trayectoria del sol a lo largo del día con las sombras que se van generando, desde que aparece del este, tiene la posición más elevada al mediodía y se ubica al oeste. Se ha realizado también el estudio con simulaciones en cuatro épocas del año como las más representativas e idóneas para comprender bien la situación para el posterior cálculo con exactitud.

- Equinoccio de otoño (21 de marzo): Son los días del año donde el día es igual al de la noche y cuando la tierra está más cerca del sol.

- Equinoccio de primavera (23 de septiembre): comienzo de la primavera astronómica. Son los días del año donde la duración del día es igual al de la noche y cuando la tierra está más cerca del sol.

- Solsticio de invierno (21 de junio): es el comienzo del invierno astronómico en el Hemisferio Sur.

- Solsticio de verano (22 de diciembre): comienzo del verano astronómico donde la trayectoria solar es la menos amplia y elevada.

En primer lugar, se representa, la orientación del sol cuando se expone a las fachadas en las fechas: 21 de marzo (equinoccio de otoño), 21 de junio (solsticio de invierno), 23 de septiembre (equinoccio de primavera) y 22 de diciembre (solsticio de verano). La orientación del edificio es de norte a sur y

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las fachadas se exponen al oeste (bloque 1), este (bloque 3) y norte (bloque 4 y 5) principalmente.

Tabla 9. Valores descriptivos de iluminación en aulas del proyecto en estudio, según orientación a las 8:30 am, 11:30 am y 2:00 pm con protectores solares (luxes)

Hora y orientación de aulas Media Desviación estándar 95% del intervalo de confianza para la

media Mínimo Máximo Sig

Límite inferior Límite superior 8:30 am Este 405,16 55,88 378,22 432,09 322 509 P<0.05 Norte 389,47 30,96 374,55 404,40 341 453 Oeste 392,16 45,59 370,18 414,13 321 498 Total 395,60 45,03 383,65 407,55 321 509 11:30 am Este 366,74 34,18 350,26 383,21 310 420 P<0.05 Norte 392,37 47,89 369,28 415,45 324 492 Oeste 394,16 50,73 369,71 418,61 321 495 Total 384,42 45,83 372,26 396,58 310 495 2:00 pm Este 344,79ª 34,03 328,39 361,19 290 392 P>0.05 Norte 402,47b _{45,19 380,69 424,25 349 493} Oeste 461,89c _{76,45 425,05 498,74 358 632} Total 403,05 72,34 383,86 422,25 290 632

Fuente: 10 Elaboración propia

Al implementar los parasoles los niveles de luminancia disminuyen alcanzando valores medios de 461,89 luxes, en pabellones que van al lado oeste del edificio educativo. Por tanto, los parasoles permiten el control de la luminancia al interior de las aulas.

Para el equinoccio de otoño, la fachada orientada hacia el este, el sol aparece, aproximadamente a las 6:15 horas (3.3° de altitud) y se pone a las 12:00 horas. Mientras que en la fachada norte aparece a las 13:54 horas y se pone a 17:45 (3.2°) horas. Además, en la fachada oeste el sol aparece después de las 14:00 horas. Por lo que ha sido necesario plantear parasoles horizontales en las fachadas del este, norte y oeste para evitar el ingrese de luz directa al interior de las aulas.

 8:00 horas el comportamiento de la luz natural afecta a distintas partes de

la institución educativa principalmente a la cara lateral, del bloque II, bloque III y el bloque IV (CLBII-III-IV) y de la misma forma afecta a la cara interna del bloque I y el bloque V (CIBI-V), el envolvente que compone la piel de la institución, su comportamiento respecto al control

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solar y las ganancias y pérdidas energéticas. En función del cálculo de las sombras propias y arrojadas forman sombras con un ángulo de 76°, con una orientación de este-oeste. Se determina la necesidad de control lumínico y de deslumbramiento.

 13:30 horas a iluminación natural afecta diferentes partes de la escuela, especialmente la cara lateral del bloque I (CLBI) y de la misma perspectiva tiene la cara interna de los bloques II, bloque III y el bloque IV (CIBII-III-IV).

Gráfico 14. Comportamiento de la distribución de la luminancia al interior de las aulas en edificio educativo durante el día con protectores solares (Promedio anual).

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Gráfico 15. Diagrama estereográfico para equinoccio de otoño y vista lateral del bloque 1 del edificio, con bloqueo del ingreso de luz directa a través de ventanas al interior de las aulas a las 14:00 horas

Fuente: 12Elaboración propia

Para el solsticio de invierno (Gráfico 16 y Gráfico 17), la fachada está orientada hacia el este, el sol aparece, aproximadamente a las 6:48 (4.7° de altitud) horas y se pone a las 12:00 horas. Mientras que en la fachada norte aparece a las 13:50 horas y se pone a 17:18 horas. Además, en la fachada oeste el sol aparece después de las 14: horas. Por lo que ha sido necesario plantear parasoles horizontales en las fachadas del este, norte y oeste para evitar el ingrese de luz directa al interior de las aulas.

o 9:00 horas, la radiación afecta principalmente a la cara lateral, del bloque

II, bloque III y el bloque IV (CLBII-III-IV) y de la misma condición afecta a la cara interna del bloque I (CIBI), creando así iluminación en los espacios internos de las aulas educativas, en este caso son zonas principales para conseguir espacios de confort térmico y lumínico, los rayos que indicen y forman sombra con un ángulo de 64° hacia el lado este.

o 13:00 horas la luz solar afecta a la cara lateral del bloque I (CLBI) y la misma posición posee la cara interna de los bloques II, bloque III y el bloque IV (CIBII-III-IV), con una intensidad luminosa de 1903 lux, creando una sombra con un ángulo de 92° con una orientación de este – oeste.

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Gráfico 16. Diagrama estereográfico para solsticio de invierno y vista lateral del bloque 5 del edificio, con bloqueo del ingreso de luz directa a través de ventanas al interior de las

aulas a las 14:00 horas

Fuente: 13 Elaboración propia

Gráfico 17. Carta solar cilíndrica para solsticio de invierno -15.3°, -69.7°

Fuente: 14 Elaboración propia

Para el equinoccio de primavera, la fachada orientada hacia el este, el sol aparece, aproximadamente a las 5:59 (0° de altitud) horas y se pone a las 11:56 horas. Mientras que en la fachada norte aparece a las 13:53 horas y se pone a 17:59 horas. Además, en la fachada oeste el sol aparece después de las 14:00 horas. Por lo que ha sido necesario plantear parasoles

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horizontales en las fachadas del este, norte y oeste para evitar el ingrese de luz directa al interior de las aulas.

Gráfico 18. Diagrama estereográfico para equinoccio de primavera y vista lateral del bloque 1 del edificio, con bloqueo del ingreso de luz directa a través de ventanas al interior de las aulas a las 14:00 horas

Fuente: 15 Elaboración propia

Gráfico 19. Carta solar cilíndrica para equinoccio de primavera -15.3°, -69.7°

Fuente: 16Elaboración propia

Para el solsticio de verano, la fachada orientada hacia el este, el sol aparece, aproximadamente a las 5:51 (4.1° de altitud) horas y se pone a las

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11:51 horas. Mientras que en la fachada norte aparece a las 13:51 horas y se pone a 17:59 horas. Además, en la fachada oeste el sol aparece después de las 18:21 horas. Por lo que ha sido necesario plantear parasoles horizontales en las fachadas del este, norte y oeste para evitar el ingrese de luz directa al interior de las aulas. En la fachada sur no hay acceso directo al interior de las aulas, por tanto, no requiere la instalación de parasoles. De acuerdo a la simulación del software se observa mejoras de iluminación al interior del aula, por la correlación entre la posición del protector solar de edificios y la distribución de la luz en los espacios. Cada caso de posiciones de sombreado es calculado para cada orientación de las fachadas.

Gráfico 20. Diagrama estereográfico para solsticio de verano y vista lateral del bloque 2 del edificio, con nulo ingreso de luz directa a través de ventanas al interior de las aulas a las 14:00 horas

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Gráfico 21. Carta solar cilíndrica para solsticio de verano -15.3°, -69.7°

Fuente: 18 Elaboración propia

Al implementar los protectores solares sobre las fachadas oeste, norte y este con la aplicación de protectores solares se evita el ingreso de luz directa al interior de las aulas sobre las carpetas, sin embargo, permite mantener los parámetros de

iluminación requeridas (300 – 500 luxes). De acuerdo a los análisis, los parasoles

deben de ubicarse de manera horizontal con medidas de 25 cm de ancho al lado norte de la fachada y 40 cm de ancho que da a la fachada este y oeste del edificio, con distanciamientos de 25 cm entre placas de parasol

Gráfico 22. Bloqueo de ingreso de luz directa con protectores solares al interior de las aulas

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Gráfico 23. Parasoles del edificio escolar planteado para el proyecto

Fuente: 20 Elaboración propia

Gráfico 24. Vista lateral de la fachada norte del edificio con parasoles horizontales en ventanas

Fuente: 21 Elaboración propia