Las ventanas y la energía

Por Dania González Couret

Así mismo, deben posibilitar que el aire entre y salga para producir la ventilación natural tan necesaria como mecanismo de termoregulación en nuestro clima y al mismo tiempo impedir el paso de la lluvia y los ruidos del exterior.

Otra contradicción que la ventana debe resolver consiste en favorecer visuales agradables al exterior mientras garantiza la privacidad de los espacios interiores.

Así también se podría citar la necesidad de protección física contra intrusos o de evitar la ocurrencia de accidentes que pueden contraponerse a la posibilidad de escape en caso de incendios o a las condiciones para garantizar la limpieza y mantenimiento sistemático del exterior de la ventana desde el interior con seguridad para las personas.

Si la ventana no logra cumplir adecuadamente algunas de estas funciones, tales como la protección contra la radiación solar, la iluminación o la ventilación natural (principalmente las dos primeras) el consumo energético en la explotación del edificio durante su vida útil, se incrementa innecesariamente.

En relación con el primer requisito, toda ventana opaca constituye un elemento móvil de protección solar, que puede ser regulado según las necesidades. Existe una amplia gama de variados diseños y soluciones posibles, de los cuales, en Cuba prácticamente sólo se usa la conocida ventana "miami" constituida por elementos horizontales múltiples, que resulta bastante buena y versátil para la protección solar, pero no tanto en relación con la iluminación y la ventilación, pues representa una importante obstrucción al paso de la luz y el viento.

Ventana de hojas con persianas tipo "miami" empleada en los años sesenta

Otras soluciones como las del tipo toldo, pivote y marquesina constituidas también por elementos horizontales presentan un mejor comportamiento con respecto a la iluminación y ventilación, particularmente la del tipo marquesina opaca, que contradictoriamente es la menos usada.

Las ventanas constituidas por elementos verticales, de hojas abisagradas o pivotantes no pueden garantizar la protección contra el sol alto del mediodía, a menos que se complementen con un elemento adicional como por ejemplo, un alero, y su comportamiento en relación con la ventilación varía mucho con la dirección del viento.

La tradicional ventana combinada de hoja con persiana "francesa" y postigo de vidrio, ampliamente usada en la arquitectura de la república de la primera mitad del siglo en Cuba, es un magnífico ejemplo de solución a las diversas funciones contradictorias que la ventana debe cumplir, dando opciones para cada ocasión, según la necesidad.

Una versión simplificada de esta que combinaba la ventana de hoja con tablillas "miami" se empleo el edificios de vivienda construidos en los sesenta, pero fue también posteriormente abandonada.

Las ventanas de vidrio, lejos de proteger de la entrada de los rayos solares a los espacios interiores, constituyen una trampa para evitar que el calor escape de éstos como consecuencia del llamado "efecto invernadero" mediante el cual el vidrio permite pasar a través de él la radiación luminosa visible que entra, pero no permite la salida de la radiación de calor que se genera cuando la luz solar incide en las paredes, pisos, muebles y objetos de la habitación.

Se produce así, una trampa de calor muy útil en países fríos, en invernaderos o en colectores solares, pero totalmente indeseable en climas cálidos como el de Cuba.

Por esta razón, resulta inadmisible en las condiciones de nuestro clima la presencia de ventanas de vidrio expuestas al sol sin protección, aun cuando se trate de vidrios especiales, cuyo costo por demás es mayor.

Ventana tipo "marquesina"de vidrio sin protección

empleada en edificios de vivienda en los ochenta.

Sin embargo, no se usa en Cuba la ventana tipo

"marquesina opaga que ofrece un resultado

satisfactoria en el cumplimiento de sus funciones

Muchas personas parecen ignorar este principio cuando cierran con vidrios antiguos balcones, portales o terrazas, incluso orientados al sur o al oeste, haciendo inhabitables espacios que pudieron haber sido en alguna hora del día o tal vez de la noche (cuando no llueve, por supuesto) agradablemente frescos y ventilados.

Otra concepción errónea y dañina, pero muy frecuente, es pensar que esto no tiene importancia cuando los vidrios expuestos limitan un espacio que será climatizado artificialmente, no considerando el enorme incremento en el consumo energético del sistema de climatización artificial que el efecto invernadero ocasionará, o pensar que esto tampoco es un problema si esa energía se paga con dólares (tal es el caso de los edificios para el turismo o inmobiliarias), sin considerar las inversiones que el país tendría que hacer para cubrir esos incrementos de consumo y que probablemente esa energía consumida innecesariamente significará más apagones para la población.

Por otra parte, la protección a los vidrios de las ventanas deberá ser siempre exterior, para evitar, precisamente, que la radiación solar penetre. Una cortina colocada delante de un vidrio en la parte interior de una habitación no impide la entrada del sol, y una vez que éste penetró, la ventana de vidrio se constituye en la ya mencionada trampa de calor, calentando la propia cortina que también reirradia calor hacia el espacio interior.

La protección exterior de ventanas de vidrio puede lograrse mediante la propia arquitectura. Tal es el caso de los aleros, tan necesarios en el clima de Cuba para proteger también contra las abundantes lluvias a las ventanas que podrían permanecer abiertas mientras llueve para permitir la ventilación o la entrada de la luz y las visuales, si son opacas.

Los aleros además, reportan otras ventajas, especialmente si no sólo protegen la ventana, sino también la pared, pues esta protección aumenta la durabilidad de los cierres, posibilitando el alargamiento de los ciclos de mantenimiento y reparación, con lo cual se reducen los costos globales de la edificación.

La luz natural penetra en los espacios interiores mediante las aberturas en los cierres arquitectónicos, es decir, los elementos no macizos, permeables al paso de la luz, entre los cuales las ventanas resultan los más importantes.

El nivel de iluminación en un punto dado de un espacio interior depende de la cantidad de luz que llega a ese punto desde el exterior a través de la ventana, ya sea directamente de la bóveda celeste o reflejada por el contexto exterior, y de la que es reflejada por las superficies interiores.

La cantidad de luz que penetra por la ventana depende del área de la misma, de su forma, proporciones y ubicación en el cierre exterior y del tipo de ventana que determina su nivel de obstrucción al paso de la luz.

Las Normas establecen los niveles mínimos de iluminación requeridos en los diferentes espacios arquitectónicos, de acuerdo a las funciones que en ellos se desarrollan, y el área de ventana necesaria para satisfacer el nivel mínimo de iluminación requerido en el punto más alejado de la fuente de entrada de luz (en este caso la ventana) se expresa en función del área del local y el tipo de ventana. Para aprovechar adecuadamente la iluminación natural diurna, es imprescindible por tanto, satisfacer las áreas mínimas de ventanas requeridas en cada espacio.

Es cierto que en general, un metro cuadrado de ventana resulta más caro (en su costo inicial) que un metro cuadrado de pared, sin embargo, por ejemplo en viviendas, el costo de las ventanas mínimas necesarias representa aproximada-mente entre el 10 y el 20% del costo de las paredes por cada metro cuadrado de superficie útil.

Reducir el área de ventanas fue considerado como una solución económica en las llamadas "viviendas de bajo consumo material y energético", por la escasez de madera para su ejecución y el alto costo de la misma. Sin embargo, por cada metro cuadrado de ventana que se elimina por debajo del área mínima de ventanas necesaria para satisfacer los requerimientos de iluminación natural en esas viviendas, se consume anualmente en combustible entre 3 y 50 veces el costo anual del metro cuadrado de ventana que se dejó de ubicar, en dependencia del tipo de ventana y su orientación, entre otros factores, y considerando un costo de la madera de 200USD por metro cúbico.

La entrada de la radiación solar directa en los espacios interiores tampoco es admisible desde el punto de vista de la iluminación, pues provoca deslumbramiento (Ver pág. del número anterior). Si se parte de esto, el área de vanos necesaria para la iluminación de una habitación no sólo depende de su superficie útil, sino también de su orientación que condiciona los requerimientos de protección solar.

Mientras mayores son las dimensiones de los elementos de protección solar necesarios por las características del asoleamiento en una orientación (tal es el caso del Este y el Oeste donde el sol bajo de la mañana y la tarde resulta muy difícil de proteger), la obstrucción de estos al paso de la luz se incrementa y por tanto, es necesario incrementar el área de ventanas requerida para obtener el mismo nivel de iluminación.

Cuando la protección solar se obtiene directamente de la ventana opaca como elemento móvil regulable, el área mínima de ventanas debe estimarse para la condición más crítica en que la ventana deberá estar entornada para proteger del sol y por tanto reduciendo la entrada de luz.

Por esto, las habitaciones que requieren un mayor nivel de iluminación, deberán ubicarse preferentemente hacia las orientaciones donde la protección solar es más fácil (entorno Norte o Sur, nunca Este u Oeste), siempre que sea posible.

Si bien el área de ventanas en relación con las dimensiones del local y principalmente con su profundidad, determina en gran medida el nivel de iluminación interior, las proporciones y ubicación de las ventanas en la pared exterior influyen considerablemente en la distribución interior de la luz y por tanto en su uniformidad de la iluminación. Ya en el artículo "Mas ideas para ahorrar energía en las viviendas", publicado en el número anterior de la revista se explicó la importancia de la uniformidad y el exceso de contraste que puede ocasionar deslumbramiento en el consumo de energía innecesario.

Así pues, resulta preferible ubicar el área mínima de ventanas necesaria distribuidas en dos ventanas separadas, buscando una mejor distribución interior no sólo de la luz, sino también de la ventilación natural, que concentrarla en una sola ventana casi siempre ubicada en el centro de la pared.

Arquitectura con cierres de vidrio sin protección

que genera un alto consumo energético en el sistema de climatización.

Las ventanas en los extremos de la pared exterior favorecen además, la reflexión de la luz en las paredes interiores perpendiculares a la exterior, incrementando el nivel de iluminación en el local y atenuando el contraste entre la luminosidad de la ventana y la pared en penumbras. Esta separación del área de ventanas requerida en dos vanos más pequeños es favorable también desde el punto de vista del ruido exterior que entra por la ventana y de la ventilación.

De la misma manera, resultan preferibles ventanas con proporciones horizontales apaisadas que aquellas con predominio de la dimensión vertical, es decir, altas y estrechas.

El tipo de ventana influye en el nivel de iluminación por la obstrucción que representa al paso de la luz, que se incrementa cuando es necesario entornarla para proteger de la radiación solar directa. Así, la ventana miami, que es la ventana opaca más empleada actualmente en Cuba, presenta un alto coeficiente de reducción de la luz, en relación con otras soluciones que no se emplean.

El color de las ventanas también influye en el nivel de iluminación interior, resultando más favorables las claras. La tendencia popular a pintar la ventana miami de colores oscuros, preferiblemente carmelita, a pesar de que favorece la percepción de la ventana como figura contra el fondo de la pared más clara en la composición exterior del edificio, constituye una práctica errónea, no sólo por disminuir el nivel de iluminación interior, sino también, por el deslumbramiento que ocasiona al mirar a través de la ventana la bóveda celeste brillante en contraste con la ventana oscura. Aunque como se ha dicho, las ventanas opacas resultan mejores en las condiciones del clima de cuba, pues permiten regular la entrada del sol, resulta conveniente combinarlas con elementos que permitan el paso de la luz, de manera que no sea necesaria la iluminación artificial cuando por razones de lluvias fuertes (muy frecuentes en Cuba), las ventanas tienen que permanecer cerradas. Esto no quiere decir que siempre deben emplearse lucetas de cristal altas como las recomendables en edificios de escuelas y oficinas, pues esas entradas de luz deben poderse controlar si por ejemplo, en el dormitorio de una vivienda Ud. desea un día dormir la mañana en un ambiente agradablemente oscurecido.

Balcones orientados al sur, que la población cierra con vidrios sin protección, convirtiéndolos en ïnvernaderos".

Las tradicionales lucetas pequeñas de colores que siempre acompañaron a la ventana francesa (insuperable por la cantidad de opciones que ofrece) pudieran ser una buena solución, pero como actualmente no se produce vidrio plano en Cuba, con ingenio y la creatividad se podrían lograr maravillosos vitrales, por ejemplo con fondos de botellas u otros recursos alternativos.

Si se reduce la ganancia térmica a través de la ventana, se puede evitar o al menos reducir el consumo de energía en ventilación mecánica o climatización artificial. Si se optimiza la entrada y distribución de la luz natural diurna a través de la ventana, también se evita o disminuye el consumo de energía en iluminación artificial durante el día. Por último, si se logran satisfacer las mejores condiciones de ventilación natural para el bienestar térmico (lo cual resulta difícil en nuestro clima), puede evitarse o reducirse el consumo de energía en ventilación mecánica o incluso en climatización artificial, tanto por el día como por la noche.

Tanto en el comportamiento del flujo del aire en el interior de los edificios, como en su velocidad, intervienen un sinnúmero de factores variables y en ocasiones impredecibles, por lo cual, a diferencia de la iluminación, no es posible establecer el área de ventanas necesarias por requerimientos de ventilación. Se sabe, no obstante, que siempre que sea posible procurar la ventilación cruzada, las velocidades interiores del aire pueden duplicarse y con ello se favorecen considerablemente las condiciones para el bienestar térmico de las personas.

La ubicación de las ventanas deberá favorecer por tanto, la distribución del flujo del aire en el espacio interior de acuerdo a la zona de uso. Cuando por determinadas razones, no sea posible producir la ventilación cruzada, por ejemplo, cuando el espacio interior sólo tiene una pared en contacto directo con el exterior, siempre resulta preferible ubicar en esa pared dos ventanas lo más separadas posible entre sí, antes que una sola ventana (de igual área que la suma de las anteriores) en el centro de la pared, que es lo que comúnmente se hace. Esto, como se ha visto, también resulta favorable desde el punto de vista de la iluminación y el ruido.

Al igual que en los casos anteriores (protección solar e iluminación) el tipo de ventana influye en la velocidad y distribución del flujo del aire en los interiores. En este sentido resultan mejores las de hojas horizontales cuyo comportamiento no varía sensiblemente con la dirección del viento que cambia constantemente, aunque es necesario tener en cuenta en su ubicación, que según la posición de las hojas, tienden a impulsar el flujo del aire hacia arriba. La ventana del tipo "miami" es de las compuestas por elementos horizontales (toldo, marquesina y pivote), la que mayor obstrucción presenta al paso del viento.

Sirvan estos criterios para incentivar las reflexiones acerca de las ventanas y su enorme influencia en la calidad de nuestras vidas, así como en el consumo de energía del país. Dediquemos a ellas, a su diseño y producción, un poco más de atención, pues lo merecen.