PROTECCIÓN SOLAR EN EDIFICACIONES. Fundamentos Teóricos.

PROTECCIÓN SOLAR EN EDIFICACIONES. Fundamentos Teóricos
Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín Jorge Hernán Salazar Trujillo
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Documento actualizado el 02 de Diciembre de 2010
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PROTECCIÓN SOLAR EN EDIFICACIONES.
Fundamentos Teóricos.
Artículo publicado en VII Encuentro nacional de estudiantes de
arquitectura.
Grupo EMAT. Facultad de Arquitectura.
Universidad Nacional de Colombia. Sede Medellín. 2003.
Arq. Jorge Hernán Salazar Trujillo
Matrícula A0570049534
Teléfonos. 57-(9)4-511 46 56 / 513 17 48
Fax. 57-(9)4-5719062. Medellín, COLOMBIA.
Email. jhsalaza@unal.edu.co
.
Presentación
La arquitectura es una manifestación cultural que nació de la necesidad del ser
humano de adaptarse a su medio ambiente. Si bien en la actualidad hay muchos otros
requerimientos que atender, el edificio como mediador entre las necesidades
fisiológicas y sicológicas del habitante y las condiciones ambientales reinantes en el
exterior continúa siendo un pilar fundamental de la arquitectura. Los requerimientos
que debe atender un arquitecto son de muy diversa índole y muchas veces de difícil
conciliación, pero es bueno recordar que el alma de esta profesión está en responder
coordinadamente a dichos condicionantes y que no se hace arquitectura
respondiendo únicamente a un par de ellos. Un edificio que no responda a las
necesidades biológicas de quien lo ocupa podrá ser entendido como objeto artístico,
como moda, como renta del suelo pero nunca como labor arquitectónica, porque si
bien es cierto que no basta ofrecer protección de los agentes atmosféricos para hacer
arquitectura, el bienestar de las personas es uno de los objetivos que tampoco puede
olvidarse durante la etapa de proyectación.
De los elementos climáticos que influyen en el bienestar de los ocupantes de una
edificación sin duda uno de los de mayor relevancia es el acertado manejo de la
radiación solar; un proyecto bien resuelto aprovechará la radiación procedente del sol
durante las horas más frías del día y se protegerá de ella durante las horas más
calientes. El estudio de las relaciones entre la radiación solar y el edificio se denomina
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asoleamiento y es una de las maneras más efectivas de reducir los costos de
climatización artificial de los espacios interiores para lograr confort con economía. Las
crisis energéticas que se han presentado en las últimas décadas propiciaron el auge
de esta disciplina, pero el tema no es nuevo y no faltaron arquitectos que en el pasado
tuvieran en cuenta el asoleamiento para responder exitosamente a las condiciones
climáticas del lugar, algunas veces con soluciones bastante ingeniosas.
Arquitectura y asoleamiento
El ser humano siempre ha procurado que los espacios donde habita sean tan cómodos
como sea posible. Esta finalidad inherente a la arquitectura y enunciada por el arquitecto
romano Marco Vitrubio desde principios de nuestra era tiene relación directa con el
bienestar y la salud de quienes ocupan una edificación, por ello causa sorpresa que hoy,
dos mil años más tarde, hablar de bienestar y medio ambiente en relación con la
arquitectura sea una novedad. De una u otra forma se está haciendo arquitectura
bioclimática desde hace muchos siglos, solo que ahora la ciencia y la tecnología aportan
herramientas de cálculo y diseño que permiten trascender el empirismo con que
tradicionalmente se manejaron estos temas para llevarlos al plano científico. Hoy día es
posible predecir con cierto grado de precisión el comportamiento climático de una
edificación en las fases previas a su construcción, aprovechando el desarrollo de nuevos
materiales y tecnologías para obtener edificaciones más confortables gracias al
adecuado uso de los materiales de construcción, haciendo un uso inteligente de los
recursos tecnológicos y un fuerte énfasis en el aprovechamiento, conservación y
racionalización en el uso de los recursos naturales. Arquitectos convencidos de que una
edificación además de satisfacer los requerimientos técnicos, estéticos y urbanos debe
propiciar espacios más confortables mediante una relación más armónica con el medio
ambiente han dado pie a que se hable de una arquitectura "nueva" y de proyectos
bioclimáticos. Sobra decir que cualquier edificación debería serlo.
Parecería que el bioclimatismo y su preocupación por el cauteloso uso de los recursos
naturales estuviesen en contra de todo tipo de adelanto tecnológico, pero realmente se
busca es un uso racional de este recurso, actitud que permite aprovechar los logros de la
industria de este siglo sin olvidar soluciones tradicionales aparentemente obsoletas pero
de gran eficacia y economía. La técnica sigue estando disponible y se utiliza cuando es
realmente necesaria, pero edificaciones donde se aplican inteligentemente conceptos
bioclimáticos experimentan significativas reducciones en sus costos de construcción,
consumo energético y gastos de operación.
Para alcanzar los objetivos propuestos por la arquitectura bioclimática es preciso tener en
cuenta los factores que determinan el clima del lugar de manera simultánea con los otros
factores propios a cualquier proyecto arquitectónico. El estudio de la dirección,
temperatura e intensidad de los vientos, la humedad del aire, la nubosidad propia de la
zona, la orientación de la edificación y las características físicas de los materiales con que
será construida deberá ser hecho conjuntamente con su volumetría y espacialidad. De
todos estos factores climáticos uno de los que tiene mayor peso en el bienestar de los

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ocupantes es la radiación solar.
Normalmente casi todo el calentamiento que experimenta una edificación depende del
adecuado aprovechamiento o protección que se haga de la energía procedente del sol,
esto explica por qué algunas personas creen -erróneamente- que el hecho de que un
edificio esté correctamente asoleado es suficiente para que sea bioclimáticamente
efectivo. El estudio del asoleamiento de una edificación busca optimizar la relación
existente entre la radiación solar y la edificación, permitiendo por ejemplo proyectar
ventanas más grandes y orientadas hacia las visuales más interesantes sin que esto
implique aumentar la cantidad de energía que llega al interior de los diferentes espacios.
Una acertada solución en el asoleamiento de un proyecto podrá influir significativamente
sobre los costos de funcionamiento del aire acondicionado, la duración de los muebles y
acabados, el bienestar y productividad de las personas que utilizan la edificación o
aumentar incluso su valor comercial.
Para optimizar el asoleamiento es necesario analizar de manera conjunta los factores de
los cuales depende: la localización y orientación geográfica del edificio, el entorno que le
circunda, la forma y tamaño de los vanos y el material con el que se hace el cerramiento.
Todos estos temas deben ser estudiados de manera integral para alcanzar un objetivo
común: evitar que el sol llegue al interior de los diferentes espacios durante las horas
más calientes del día. Así parezca una tarea complicada todo apunta a un objetivo
absolutamente simple: asegurar que los vanos de la edificación estén a la sombra
durante las horas que sea conveniente. El asoleamiento de una edificación para un lugar
supremamente frío buscara exactamente lo contrario.
Mecánica solar
La dirección e intensidad con que la radiación solar incide sobre cualquier superficie
depende de su latitud y orientación geográfica, por las características de la órbita de la
tierra alrededor del sol sitios con latitud diferente presentan movimientos aparentes del
sol particulares, lo que hace que las consideraciones de asoleamiento hechas para un
lugar no sean válidas para otro. La localización de un proyecto incide de tal manera en su
comportamiento climático que aplicar un sistema de protección solar en lugares u
orientaciones diferentes para las que fue diseñado puede llevar a desagradables
sorpresas. Para conocer con precisión las posiciones del sol es preciso aplicar los
conceptos de la mecánica solar, conjunto de principios geométricos que describen el
comportamiento del sistema tierra-sol y que permiten calcular mediante sencillas
expresiones matemáticas la posición aparente del sol en la bóveda celeste en un instante
y lugar determinado.

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Gráfico 1. El movimiento aparente que realiza el sol alrededor de la tierra puede representarse
como una espiral que tarda seis meses en ser recorrida y cuya inclinación depende de la
latitud geográfica del lugar. La porción que está por encima del plano horizontal corresponde
a las horas diurnas, la otra mitad de la espiral se desarrolla en la noche, De enero a junio la
espiral se desarrolla de sur a norte, de junio a diciembre la espiral va en sentido contrario; las
fechas en las que el desarrollo de la espiral invierte su dirección corresponden a los dos
solsticios (junio 21 y diciembre 22).
Los dos principales movimientos que efectúa la tierra alrededor del sol se evidencian
sobre la superficie terrestre como la rotación aparente del sol alrededor de la tierra y
como la variación de la posición del plano que contiene dicha órbita; por las
características de ambos movimientos el sol nunca repite una posición en el cielo más de
una vez en el año. El rango dentro del cual se describe este movimiento aparente
depende de la latitud geográfica del lugar, pero está comprendido como mínimo entre
23°27' al norte y 23°27' al sur del eje oriente-occidente. Este rango de casi 47° lo recorre
el sol en el transcurso de 6 meses, razón por la cual afirmar que el sol sale por el oriente
y se oculta por el occidente es válido únicamente para dos días en el año.
Para calcular los intervalos durante los cuales es probable que entre radiación solar a
través de los vanos de una edificación se deben tener en cuenta las trayectorias
aparentes del sol a lo largo del año; esto implica analizar la orientación de las ventanas
en función de la posición del sol para una fecha y hora precisas. Si bien el cálculo de
estas magnitudes no implica mayor esfuerzo, analizar lapsos de tiempo en vez de fechas
y horas puntuales implica manejar simultáneamente gran cantidad de datos numéricos,
por lo que la representación gráfica de estos valores toma tanta importancia.

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Gráfico 2. Los diagramas de asoleamiento representan gráficamente las trayectorias aparentes
descritas por el sol en la bóveda celeste en la latitud del lugar para la que fueron calculados.
Existen numerosos diagramas de diferentes estilos pero todos comparten una misma
finalidad; uno de los más comunes es el diagrama esférico que se representa aquí. Con este
diagrama y trazando un par de líneas auxiliares puede obtenerse en pocos segundos la
posición del sol en Medellín para cualquier fecha y hora.
Radiación solar
La energía emitida por el sol está compuesta por radiaciones de diferente índole, pero
para diseñar un sistema de protección solar basta considerar las radiaciones lumínicas y
las radiaciones calóricas, responsables de la iluminación natural del espacio y de su
calentamiento respectivamente. La intensidad de esta radiación presenta ligeras
variaciones que dependen de la actividad solar, pero dichas fluctuaciones se perciben
únicamente con la ayuda de equipos de gran precisión, razón por la cual la cantidad de
energía que emite el sol puede considerarse constante, a pesar de ello en cualquier
localidad se experimentan variaciones significativas en la intensidad de la radiación
proveniente del sol. Esto ocurre porque la intensidad de energía que llega hasta la
superficie terrestre depende de factores locales como la época del año, la altura del sol
sobre el horizonte, las condiciones de nubosidad y la contaminación atmosférica, lo que
hace que la intensidad de radiación solar sea mayor en enero que en junio, que el sol al
medio día caliente más que en las horas de la mañana y que los días nublados sean más
frescos que los días despejados.

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Gráfico 3. La órbita de la tierra alrededor del sol no es circular sino elíptica, además el sol se
localiza no en el centro de la elipse sino en uno de sus focos, razón por la cual ni la distancia
entre la tierra y el sol ni la intensidad de radiación que llega al exterior de la atmósfera son
constantes. En el perihelio (enero 3) esta distancia se hace mínima y como consecuencia la
intensidad de radiación solar que llega al exterior de la atmósfera alcanza valores máximos.
Seis meses más tarde, en el afelio (julio 6) la distancia se hace máxima y la intensidad de
radiación mínima, con variaciones entre una y otra fecha de aproximadamente un siete por
ciento.
Las variaciones en la distancia entre la tierra y el sol influyen sobre la intensidad de
radiación que llega hasta la superficie terrestre, pero su incidencia es poca comparada
con la filtración que efectúa la atmósfera sobre la radiación solar; mientras más oblicuos
sean los rayos solares mayor será el espesor de atmósfera que tendrán que atravesar y
por tanto menor la intensidad de energía que alcanza a llegar a la superficie terrestre.
Estas variaciones de intensidad que experimenta la radiación solar dificultan el cálculo de
la efectividad de un protector solar. En las horas próximas al medio día la intensidad de
radiación solar es máxima pero el ángulo de incidencia es tan pronunciado que la
posibilidad de que estos rayos atraviesen una ventana vertical son pocas. En las horas
próximas al ocaso los rayos solares son muy oblicuos y pueden atravesar con mayor
facilidad la ventana, pero ahora la intensidad de radiación es mucho menor. Por esta
razón el momento en que se presentan las condiciones de asoleamiento más
desfavorables no puede ser calculado tan fácilmente y depende tanto de la fecha y hora
del día como de la geometría y orientación de la ventana.
Gráfico 4. La radiación solar que llega a
la superficie terrestre siempre es menor
que la que se presenta en el exterior de
la atmósfera, pero presenta variaciones
que dependen de la altura del sol en el
horizonte y la transparencia atmosférica.
En las horas próximas al medio día la
intensidad de radiación que llega a la
superficie es mayor que en las horas del
amanecer o el ocaso, cuando esta
radiación es tan tenue que incluso el sol
puede ser observado directamente.

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Acceso solar
Que la bóveda celeste este completamente despejada no es suficiente para garantizar
que una ventana pueda recibir radiación solar en un momento determinado; puede
ocurrir que existan elementos cercanos que bloquean los rayos solares e impiden que la
radiación solar llegue hasta ella. Al estar las ventanas dentro de la sombra de otro objeto
puede darse que estas condiciones favorables de acceso solar permitan mantener el
clima interior de una edificación dentro de rangos confortables sin necesidad de ningún
sistema de protección solar. Esto sucede entre otros gracias a las condiciones
topográficas del terreno, la presencia de alguna construcción vecina o la existencia de
una arborización adecuadamente seleccionada. Sin embargo no es prudente ceder a
estos elementos toda la responsabilidad del control solar a no ser que pueda
garantizarse su permanencia en el sitio. Todos los métodos utilizados para determinar el
acceso solar tienen como objetivo común definir una poligonal denominada línea de
horizonte que una vez calculada se superpone a un diagrama de asoleamiento
convencional; los datos utilizados para trazar dicha poligonal se obtienen haciendo
mediciones en el sitio.
Gráfico 5. Superponiendo la línea del horizonte de un lugar a un diagrama de asoleamiento -
en este caso un diagrama en campana- pueden calcularse los intervalos en los cuales la
radiación solar será obstruida antes de llegar al sitio.
Vanos
Buena parte de la radiación solar que calienta el interior de una edificación accede a
través de las ventanas, puertas vidrieras y demás aberturas que puedan ser atravesadas
por la luz proveniente del sol, por ello el problema de exceso de radiación al interior de
un espacio se ha resuelto tradicionalmente reduciendo el tamaño de los vanos o incluso
suprimiéndolos, a pesar de que las necesidades de ventilación o relación visual con el
exterior no siempre hacen de esta la mejor solución. Una edificación bien resuelta evitará
al máximo los inconvenientes propios de la radiación solar directa, aprovechará sus

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ventajas en los lugares donde no sea dañina y sacará el máximo provecho de la luz
natural indirecta para iluminar los espacios interiores. Incluso en climas fríos donde a
veces se abren los espacios a los rayos solares para lograr su rápido calentamiento, las
condiciones pueden volverse muy molestas para la visión y dañinas para la piel. Un
sistema de protección solar bien resuelto permitirá vanos más amplios con mejores
visuales y ventilación natural sin aumentar necesariamente el ingreso de radiación solar.
El material con que se cierra el vano también puede influir en la cantidad de energía que
llega al interior de la edificación; algunos vidrios y plásticos, producidos mediante
tecnologías muy avanzadas, permiten filtrar o reflejar una porción de la energía que llega
hasta ellos, reduciendo la cantidad de energía calórica que ingresaría a través de los
vanos de la edificación. Sin embargo es conveniente tener en cuenta que con frecuencia
se trata de materiales elaborados para condiciones climáticas muy concretas y en
ocasiones estos productos han resultado ineficaces para controlar la radiación propia de
una latitud ecuatorial, lo cual no quiere decir que el material sea malo, sino mal utilizado.
Estos productos tienen desempeños excelentes pero no son imprescindibles, de hecho
se pueden obtener excelentes resultados combinando vidrio claro con algún sistema de
protección solar bien diseñado. De todos modos sigue existiendo la posibilidad de
combinar protección solar y vidrios especiales para llegar a resultados absolutamente
asombrosos.
En este estudio la orientación de los vanos se representa mediante dos iniciales -N, S, W,
E- que definen el cuadrante en el cual se localiza la recta normal a la fachada y un valor
numérico que es el ángulo agudo comprendido entre dicha normal y el eje norte-sur. Una
ventana que mire hacia el nor-oeste con una desviación de 20° tendrá una orientación
N20W, si mira hacia el nor-este será N20E.
Gráfico 6. Orientación de una ventana y su correspondencia en la nomenclatura utilizada. En
este caso, por ejemplo, la orientación del plano seria N26W.

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Protección solar
En las regiones cercanas a la línea del ecuador los rayos solares inciden
pronunciadamente sobre la superficie terrestre durante buena parte del día, por lo que
prácticamente cualquier edificación que se localice en la zona ecuatorial necesitará en
mayor o menor grado del control solar. Quien proyecta aplicando los principios del
asoleamiento podrá prevenir que la radiación solar caliente el interior de la edificación en
las horas no deseadas, ya sea haciendo uso de la arborización, los aleros, los voladizos,
los balcones y galerías, los parasoles, las persianas y cortinas, los toldos, las rejillas, los
patios, las pantallas, las superficies vidriadas, los emparrados, los calados o la sombra
propia de cada volumen. Además, así sea el vano el lugar donde comúnmente se coloca
el sistema de protección solar, esto no descarta la posibilidad de sombrear un muro para
reducir así su calentamiento.
Gráfico 7. Normalmente todo sistema de protección solar debe cumplir dos requisitos
mínimos: evitar que la radiación solar directa llegue al interior del espacio y permitir la libre
visual hacia el exterior. También es conveniente aprovechar el quiebrasol para aumentar el
nivel de iluminación natural de los espacios así protegidos.
Se puede lograr protección solar aprovechando numerosos recursos tecnológicos
desarrollados en la actualidad o usando el método más antiguo y económico para evitar
o atenuar problemas de calentamiento en edificaciones; la sombra. La cantidad de
radiación que puede llegar al interior de un espacio depende de la forma, orientación y
dimensiones de la ventana, cuando ésta se diseña de manera tal que obstruya el paso de
los rayos solares al interior de la edificación se habla entonces de un protector solar. Este
elemento podrá tener formas muy diversas, pero en esencia no es más que una pantalla
que proyecta sombra sobre el vano que protege y su efectividad depende de su
capacidad para bloquear los rayos solares durante las horas del día más desfavorables
para la ventana protegida.

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Gráfico 8. Diferentes sistemas de protección solar pueden tener desempeños bastante
similares aunque desde el punto de vista técnico, económico o estético sean completamente
diferentes.
Es cierto que la protección solar permite reducir significativamente la cantidad de calor
presente al interior de una edificación, pero esto no significa que automáticamente todo
edificio correctamente protegido sea ambientalmente adecuado. Un sistema de
quiebrasoles no basta para garantizar el bienestar de los ocupantes de una edificación,
hay otros elementos que tienen gran influencia como la ventilación natural, el color y
textura de los materiales, la ocupación del espacio o la humedad y pureza del aire con
que se ventila. No es extraño encontrar edificios que a pesar de estar protegidos del sol
cuentan además con sistemas de acondicionamiento mecánico de aire; la protección
solar puede reducir el calor que entra a la edificación pero no puede evitar que éste se
produzca al interior de ella.
Algunos autores intentan clasificar las diferentes formas de protección solar para facilitar
su estudio y análisis. Que los quiebrasoles puedan ser verticales, horizontales o
reticulares es verdad, que tengan que serlo no; de hecho existen numerosos ejemplos
que ilustran cómo sistemas de protección solar con formas poco convencionales pueden
ofrecer efectividades muy altas. Vale la pena anotar que las virtudes de un protector solar
no dependen de su forma sino de la relación existente entre su forma y el vano que
sombrean y que es imposible dimensionarlo sin definir primero su geometría, etapa
donde las ecuaciones tienen poco que aportar y donde el arquitecto debe hacer uso de
toda su creatividad.
Gráfico 9. Tres sistemas de protección solar; elementos verticales, horizontales espaciados
regularmente, o su combinación que da como resultado un sistema reticulado.

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Durante el apogeo de la arquitectura moderna se puso mucha atención a la relación
existente entre las edificaciones y el sol, el mismo Le Corbusier en alguna ocasión afirmo:
"Los materiales de la planificación urbana son: el sol, el espacio, la vegetación, el acero y
el concreto. En ese preciso orden y subordinación". Las innumerables variaciones de
sencillos principios de protección solar dieron como resultado edificaciones
supremamente proporcionadas con el lenguaje ortogonal y sobrio propio de la
arquitectura moderna, pero todavía muchos arquitectos siguen creyendo que la única
manera de proteger una edificación del sol es proponer aletas espaciadas regularmente
en disposición vertical u horizontal, cuando la realidad es que casi cualquier forma de
quiebrasol diseñada correctamente permite obtener condiciones de asoleamiento muy
satisfactorias.
La timidez formal en el manejo del sistema de protección solar puede obedecer a
numerosos factores que harían parte de otro estudio, pero la incertidumbre acerca del
funcionamiento de un protector de difícil evaluación es sin lugar a dudas uno de los
inconvenientes que han hecho que muchas de las edificaciones construidas durante los
últimos años hagan uso de sistemas de protección solar tan convencionales,
especialmente ahora cuando los recursos tecnológicos ofrecidos por la industria de la
construcción y las herramientas de cálculo desarrolladas en la actualidad ofrecen
muchísimas más alternativas que las que tuvieron a mano los arquitectos de la primera
mitad del siglo.
Evaluación del asoleamiento
Los principios aplicados para diseñar cualquier sistema de protección solar son
exactamente los mismos que se utilizan para evaluarlo, pero las herramientas de
evaluación y de diseño son diferentes. El diseño y predimensionamiento de un protector
solar es una tarea relativamente sencilla pues basta un diagrama de asoleamiento y una
mesa de dibujo, pero el refinamiento de este diseño y su posterior evaluación no son tan
simples; los conceptos de mecánica, radiación y acceso solar, atenuación atmosférica,
orientación de la edificación y forma geométrica del vano y quiebrasol, hacen que el
número de variables que se deben conjugar sea demasiado alto como para ser
manejadas de manera artesanal.
Hace algunos años autores como Victor Olgyay propusieron métodos manuales que
permitían evaluar el asoleamiento luego de hacer algunas simplificaciones, sin embargo
estas mismas simplificaciones eran las que impedían analizar formas que no obedecieran
a unas características geométricas supremamente restringidas. Quiebrasoles curvos o
triangulares, fachadas inclinadas o cóncavas eran imposibles de evaluar con estos
métodos y si bien es cierto que hoy existen otros métodos manuales para la evaluación
de protectores solares que no implican tantas limitaciones geométricas, rápidamente se
llega a que el tiempo que debe invertirse en la elaboración de los cálculos termina siendo
excesivamente largo, lo que hace poco práctico este tipo de procedimientos.
Para evaluar la calidad de un sistema de protección solar es necesario definir primero
algún parámetro que mida su efectividad. La primera solución que suele proponerse es
calcular la cantidad de energía que alcanzaría a llegar hasta el vidrio que cierra el vano,

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pero los valores calculados de esta manera dependerían del área de la ventana analizada
y por lo tanto un mismo sistema de protección solar aplicado en áreas diferentes daría
como resultado magnitudes diferentes. Si se desea medir la calidad de un protector solar
el parámetro utilizado no deberá depender del área del vano sino únicamente de la
efectividad con que dicho protector bloquea los rayos solares. Por esta razón es
preferible definir un parámetro denominado Factor de Eficiencia de Protección Solar (E),
porcentaje que representa la efectividad con que un sistema de protección solar bloquea
la radiación proveniente del sol y que fue definido mediante las siguientes expresiones:
S = Área Desprotegida ante el sol/ Área total del vano.
El Factor de Sombra es el cociente entre el área desprotegida del vano para una fecha y
hora determinadas y el área del vano analizado. Este factor está comprendido en un
rango entre 0 y 1; valores cercanos a 1 indican que el área desprotegida es muy grande y
que la mayor parte de la radiación que llega hasta la ventana llegaría a la superficie
vidriada; valores cercanos a 0 indican que el área desprotegida es muy pequeña y que
casi toda la radiación sería interceptada por el sistema de protección solar.
I = Radiación Incidente / Radiación Máxima Posible
El Factor de Insolación es el cociente entre la radiación incidente en un determinado
momento del día y la radiación máxima que puede presentarse sobre la superficie
terrestre; su rango de variación también está comprendido entre 0 y 1. Valores de I
cercanos a 1 indican que la cantidad de radiación que incide sobre la ventana es muy
alta y que en caso de que el factor de sombra sea muy bajo las condiciones de
asoleamiento serían bastante desfavorables. Por el contrario valores cercanos a 0
indicarán que la intensidad de radiación incidente es muy tenue.
Finalmente el Factor de Eficiencia de Protección Solar se define como el producto del
Factor de Sombra y el Factor de Insolación E = S * I y tiene a su vez un rango de
variación entre 0 y 1. Un valor de E=0 representa condiciones de asoleamiento altamente
eficientes donde la radiación solar directa no logra cruzar el vano o llegar a la superficie
vidriada, un valor de E cercano a 1 representa condiciones de asoleamiento muy
desfavorables donde gran parte de la radiación solar atravesaría el vano o llegaría hasta
la superficie vidriada. Para el cálculo del factor E se integran las condiciones de
radiación, acceso y obstrucción solares, pero el valor puede calcularse únicamente para
la posición del sol en una fecha y hora determinadas, por lo que es representativo para
un instante particular. Para conocer el comportamiento de un sistema de protección solar
será preciso calcular numerosos valores E que distribuidos adecuadamente a lo largo del
año permitan revelar su eficacia.
Al calcular la eficiencia de protección solar siempre hay una fecha y hora en la cual se
presentan las condiciones de asoleamiento más desfavorables, fecha crítica que es
diferente para cada ventana y que constituye una de las mejores herramientas para
identificar el modo de optimizar un sistema de protección solar. Este valor es importante
para analizar la ventana de manera independiente, pero al comparar varias ventanas ya
no es de ninguna utilidad porque dicha magnitud es representativa únicamente para un
instante particular y no para un comportamiento global; dos ventanas pueden presentar

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un mismo valor máximo pero esto no significa que ambas reciban la misma cantidad de
radiación solar durante todo el año. Por esta razón es preciso definir un segundo factor
denominado Eficiencia Global (EG) que es el cociente -presentado en porcentaje- entre el
volumen bajo la superficie de análisis de la ventana y un volumen utilizado como patrón
de comparación y que tiene un valor de EG=1. Gracias a esto puede compararse la
efectividad de varias ventanas de manera confiable; si una ventana tiene un EG=0.2 y
otra un EG=0.4 podrá asegurarse que la primera tiene el doble de eficiencia que la
segunda.
Procedimiento de evaluación
El sistema utilizado para evaluar la eficiencia de protección solar está constituido por tres
elementos diferentes; el parámetro de medición E, el programa de computador que lo
calcula y el método gráfico que lo representa. El procedimiento es sencillo y comienza
con una visita al sitio para hacer el levantamiento de la ventana y la medición de su
orientación con una brújula, luego se construye en el computador un dibujo
tridimensional del elemento a analizar para ejecutar el programa de computador que
calcula la eficiencia de protección solar y elabora los diagramas tridimensionales de
manera completamente automática. Para el cálculo de estas superficies se aplican las
ecuaciones de la mecánica solar para calcular la posición del sol y la intensidad de
radiación para cada día y hora del año, se mide el área desprotegida para calcular la
cantidad de energía que llegaría al vano y se compara con la que sería obstruida por el
elemento de protección solar. El resultado de esta comparación, hora a hora y día a día,
es una lista de valores numéricos que para facilitar su interpretación son transformados
en coordenadas tridimensionales y más tarde en los diagramas tridimensionales.
Hay dos advertencias que hacer con respecto al sistema de evaluación propuesto; la
primera es que debido a la complejidad matemática implícita en los cálculos de
nubosidad y transparencia atmosférica se optó por omitir ambos factores y calcular
preferiblemente las condiciones de asoleamiento para cielo despejado. Por lo tanto todos
los cálculos se basan en la radiación teórica máxima y no coincidirán necesariamente
con las condiciones medidas en el sitio. La segunda es que para simplificar la
interpretación de los diagramas se trabajó siempre con la Hora Solar Local y no con la
Hora Legal, por lo que hay pequeñas discrepancias entre las horas especificadas en los
diagramas y las que puedan medirse en la realidad.
Interpretación de diagramas
Los diagramas que se presentan más adelante representan la variación del factor de
Eficiencia de Protección Solar para una latitud, orientación y ventana particulares. Para
simplificar las comparaciones entre una y otra edificación todas las evaluaciones
incluidas en la presente investigación fueron elaboradas con los mismos parámetros de
cálculo; intervalos de media hora para cada día analizado e intervalos de siete días entre
una y otra fecha. En la parte inferior izquierda de cada diagrama hay una planta del
diagrama a la que se le ha hecho un corte horizontal a una altura de veinte por ciento
20% (E = 0.20) y que sirve como patrón de comparación entre los diferentes diagramas.
Las zonas donde la cuadrícula desaparece representan los lapsos en los cuales las

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condiciones de asoleamiento sobrepasan este nivel de referencia, nivel donde sólo llega
a la superficie de cerramiento del vano la quinta parte de la radiación solar directa que
podría presentarse sin protector.
En el eje que va de abajo hacia arriba y de izquierda a derecha se representan las fechas
del año comprendidas entre junio 22 y diciembre 31. Solo se representa medio año
porque la trayectoria del sol hace un recorrido doble cada 365 días y basta analizar la
mitad del año para tener en cuenta todas las posibles posiciones del sol. Si se analizaran
los meses entre enero y junio se tendría como resultado un diagrama simétrico al ya
calculado.
En el eje que va de abajo hacia arriba y de derecha a izquierda se consignan las horas
del día en que el sol se encuentra por encima de la línea del horizonte. Comprende un
rango aproximado de 12 horas; entre 6 de la mañana y 6 de la tarde, pero hay diferencias
entre la duración de un día y otro, debido a que la latitud en que se localizan las
edificaciones está varios grados al norte de la línea del Ecuador y por ello los días de
diciembre son ligeramente más cortos que los de junio.
Hacia arriba se representa el factor de eficiencia de protección solar para una fecha y
hora determinadas y tiene un rango de variación entre 0 y 1. Mientras más alto sea el
diagrama mayor cantidad de energía entraría a través de la ventana en caso de no haber
vidrio, o llegaría hasta la superficie vidriada en caso de haberlo, mientras más achatado
sucederá lo contrario. Las zonas donde el diagrama es plano representan los lapsos en
los cuales la fachada esta a la sombra o en los que el protector solar es completamente
efectivo.
Fin del documento.

PROTECCIÓN SOLAR EN EDIFICACIONES. Fundamentos Teóricos.

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