INFORMACIÓN Y GUÍA DE USO
DISTRIBUCIÓN DE CIELOS
Los cálculos de iluminación natural dependen de la distribución de la luminancia del cielo. La tendencia actual es modelar los cielos bajo un amplio rango de ocurrencias que van desde el cielo nublado a despejado, con o sin presencia de luz solar, respectivamente. La comisión internacional de iluminación- CIE (Commission Internationale de l’Éclairage, 2001) propuso la normalización de las condiciones exteriores de luz natural para ser aplicado en todo el mundo.
En las investigaciones pasadas, los estudios de iluminación natural se centraban sólo en estudios con cielos despejados o nublados, ya que la distribución de luminancia del cielo parcialmente nublado o intermedio es una función delicada que depende principalmente de: la latitud, la nubosidad, la turbiedad y la contaminación del aire.
Diferentes investigadores han ido contribuyendo a la definición de los cielos: Littlefair (1981) define los cielos promedio (Average skies), Nakamura et al. (1985) los cielos “intermedios” (intermediate sky) y más tarde Pérez et al. (1993) desarrolló el modelo de “All-weather" y distribución de luminancia del cielo usando los parámetros de claridad y brillo del cielo en base a valores de iluminancia global horizontal, difusa horizontal y directa normal [Fig. 1.2.a1]. Estos permiten definir las escenas de luz para los cálculos de iluminación natural, definiendo las fuentes básicas para las simulaciones de luz en interiores.
TIPOS DE CIELO CIE STANDARD
Sobre la base archivos climáticos anuales obtenidos a través de METEONORM (versión 7.0) se levanta la información necesaria para determinar las probabilidades o frecuencias de los cuatro cielos standard CIE a través del año, conociéndose los cielos predominantes anuales y mensuales en cada localidad. Estos cielos son:
- Overcast Sky [Nublado]: (Hopkins) Este tipo de cielo está totalmente cubierto de nubes y la visión del sol está completamente impedida. Bajo una condición muy nublada, hay muy poca o ninguna iluminación directa, y la iluminancia global y difusa tienen valores muy cercanos.
- Intermediate Sky [Intermedio]: (Igawa & Nakamura, 2001) Es un tipo de cielo que se encuentra entre el cielo despejado y nublado. Ya que el tipo de cielo intermedio varía ampliamente de acuerdo a la aparición del sol, la forma de la las nubes y la cantidad de nubes, la distribución de luminancia del cielo intermedio es más compleja que en los cielos despejado y nublado.
- Clear-turbid sky [Depejado con turbidez]: (CIE standard 2004) es un cielo despejado con un factor alto de turbidez de iluminancia, este factor es la nubosidad o neblinosidad.
- Clear Sky [Despejado]: (CIE standard 2004) varía según altitud y azimut del sol, es más brillante cercano al sol y se atenúa alejándose de él. El brillo del horizonte se encuentra entre esos dos extremos.
Esto se determinó en las siguientes ciudades: Iquique, Antofagasta, Calama, La Serena, Santiago Concepción, Temuco, Puerto Montt, Coyhaique y Punta Arenas.
MODELACIÓN CON RADIANCE
Los nuevos software como Divo de Rino, Ecotect, Desingbuilder y Daysim, utilizan como motor de cálculo el paquete RADIANCE. Este es un sistema de visualización de iluminación altamente sofisticado que se ha convertido en una muy potente herramienta que es capaz de producir resultados físicamente correctos e imágenes que son indistinguible de fotografías reales (Jacob & Solomon 2004).
Para un correcto estudio es importante definir la distribución de luminancia en el cielo, caracterizando los distintos tipos de cielos. Las condiciones de cielos para cada ciudad, cielo, mes y hora son descritas en la sección correspondiente, para ser aplicado en el programa gensky online que viene incorporado en el paquete de RADIANCE.
Definido el cielo podemos incorporar la geometría y la materialidad del elemento arquitectónico el cual puede ser dibujado en Ecotect, Sketchup u otros, exportado a Radiance; obteniendo así la “geometría.rad” y la “materialidad.mat”.
Teniendo los tres elementos claves para crear una escena de luz: fuente de luz (cielo+ sol), la geometría y la materialidad como se ve en la Fig.1.2.a2 podemos realizar un análisis lumínico avanzado y preciso.
FRECUENCIA DE CIELOS
Cuando deseamos diseñar teniendo una respuesta eficiente tanto energética como ambientalmente, debemos conocer el potencial de luz natural del lugar donde realizamos nuestra intervención. Conocer los cielos predominantes nos ayuda a tomar decisiones de pre-diseño, saber si necesitamos considerar protecciones solares ya que el cielo predominante es un cielo despejado o necesitamos considerar una iluminación cenital ya que el cielo predominante es cubierto o nublado.
Igualmente es importante para definir nuestro indicador o el objetivo de diseño que utilizaremos para evaluar la luz resultante. En el caso de cielos predominantes nublados podremos utilizar el factor de luz día, para cielos despejados deberemos evaluar la efectividad de las protecciones a través de iluminancia obtenida con cielo despejado o cielo con turbidez.
Realizar simulaciones dinámicas de iluminación demanda una gran cantidad de tiempo, es por esto que, conociendo los cielos predominantes podremos evaluar nuestros proyectos bajo condiciones de luz especificas que son más frecuentes en un lugar, evitando así realizar cálculos muy extensos.
La determinación de las frecuencias de los cielos se basó en archivos climáticos diarios, medidos hora a hora, donde se obtuvo una serie de parámetros como: momento del año, hora solar, latitud, longitud, altitud solar, iluminancia global horizontal, iluminancia difusa horizontal e iluminancia directa normal, que nos permiten conocer la frecuencia de los diferentes tipos de cielos mes a mes para cada una de las ciudades estudiadas.
MÉTODO HDR
Para conocer la distribución de los cielos se aplicó el método HDR: High Dynamic Range Photography (Fotografía de alto rango dinámico), el cual permite capturar la luz directa proveniente del sol y la luz difusa del cielo, abarcando el amplio rango dinámico de la iluminación natural a través de fotografías usando una cámara fotográfica calibrada. Los valores de los pixeles en las fotografías HDR corresponden a la cantidad física de luminancia con gran precisión.
Basado en estudios que describen la aplicación del método HDR se fotografiaron los cielos de las siguientes ciudades: Iquique, Antofagasta, Santiago, Concepción, Coyhaique y Punta Arenas, durante una jornada de 8:00 a 18:00 horas, cada hora en diferentes momentos del año. Simultáneamente, se midió la iluminancia global y difusa, para poder definir el tipo de cielo a partir del modelo de Pérez, conociendo el tipo de cielo y la distribución de luminancia.
Equipamiento utilizado:
Las fotografías se tomaron con una cámara digital modelo Canon E05 5D Mark II (body) y un lente ojo de pez modelo SIGMA 8mm F3. Para manejar de manera precisa los rangos exposición y abertura de la cámara se programó con un disparador automático (software).
PATRONES DE DISEÑO
Sección en construcción.