Paneles sándwich translúcidos: Edificios saludables con abundante luz natural

Paneles sándwich translúcidos: Edificios saludables con abundante luz natural

Las personas tienen necesidades fundamentales que deben satisfacerse para sobrevivir, incluyendo el oxígeno, el agua, la comida, el sueño y el refugio. También tienen requisitos secundarios, uno de los cuales es la luz del día. Al pensar en cómo los edificios pueden mantener a las personas saludables, es importante recordar que la luz natural es esencial para el bienestar. De hecho, los ritmos circadianos humanos dependen de ella.

Cosechando la luz natural

¿Qué es la iluminación natural? La iluminación natural es el arte de ubicar aberturas en los edificios para controlar la luz solar directa o indirecta que penetra en el espacio, proporcionando iluminación interior. Los seres humanos han aprovechado la luz natural durante miles de años; por ejemplo, los antiguos egipcios utilizaban ventanas cubiertas con esteras de juncos en el 1500 a C. Si bien el principio permanece, la tecnología ha avanzado: primero mediante el uso de contraventanas, luego vidrio y ahora, paneles translúcidos, tubos solares y vidrios inteligentes.

Paneles sándwich FRP utilizados en un complejo deportivo en Bussy Saint-Georges. Image © ArchDaily
Paneles sándwich FRP utilizados en un complejo deportivo en Bussy Saint-Georges. Image © ArchDaily

En la arquitectura, la iluminación natural siempre ha sido uno de los aspectos más importantes del diseño, y los edificios se planifican en torno a los movimientos del sol para capturar la mayor cantidad de luz. Por este motivo las casas en el hemisferio norte presentan menos ventanas orientadas al norte que al sur. Lo contrario ocurre en el hemisferio sur. Con el surgimiento de la iluminación artificial, la iluminación natural se volvió menos importante y puramente estética o utilitaria. Sin embargo, con la iluminación artificial, las personas pierden las longitudes de onda adecuadas para mantener los ritmos circadianos y las funciones corporales. Las preocupaciones relacionadas con la huella de carbono de los edificios también han hecho que sea importante reducir la electricidad utilizada por la iluminación artificial y minimizar el uso de sistemas de aire acondicionado, lo que se relaciona directamente con la ganancia de calor solar y el rendimiento térmico de cada edificio. Ahora, los arquitectos y diseñadores están poniendo cada vez más énfasis en la iluminación natural y los beneficios que entrega.

En la ciencia, los computadores pueden ejecutar ejercicios de modelado de luz natural, así como determinar niveles de lux, informes de autonomía de luz diurna, niveles de iluminancia radiante y análisis de patrones de deslumbramiento. Estas tecnologías puede encontrar ese "punto óptimo" entre la iluminación, el confort visual, el clima, la calidez y los beneficios para la salud.

En el arte, la luz natural difusa se gestiona para maximizar el confort visual, mejorando la productividad y el rendimiento humano. Se puede utilizar para resaltar características arquitectónicas y dar acentos a diferentes espacios. Al permitir una reproducción cromática de espectro completo, la luz natural puede proporcionar un espacio ideal para exhibir obras de arte.

Elgin Artspace Lofts / BKV Group. Image © Kate Joyce
Elgin Artspace Lofts / BKV Group. Image © Kate Joyce
Middle West Spirits / Jonathan Barnes Architecture and Design. Image © Brad Feinknopf
Middle West Spirits / Jonathan Barnes Architecture and Design. Image © Brad Feinknopf

Transparencia v/s translucidez

Para que un diseño sea exitoso, es vital controlar la cantidad de luz que ingresa a un edificio a través de sus ventanas. Ya sea para prevenir la ganancia solar excesiva o para mitigar el deslumbramiento y los puntos de calor, la luz solar siempre se ha restringido mediante el uso de parasoles, brise-soleil, cortinas, persianas, o contraventanas. Los medios transparentes no tienen filtro incorporado, por lo que las soluciones translúcidas que difunden la luz natural son bastante populares. A diferencia de las transparentes, las soluciones difusas evitan la contaminación lumínica y entregan una iluminación natural adecuada. La luz natural difusa en un área de gran tamaño también permite que la luz utilizable penetre más profundamente en el espacio interior, proporcionando una excelente claridad visual. Además, se ha demostrado que la luz natural difusa ofrece otros beneficios sobre las opciones transparentes. Esto va desde un ambiente relajante y atractivo hasta una concentración mejorada, además de una mejor capacidad de respuesta en comparación con el acristalamiento tradicional.

Translucidez v/s transparencia. Image Courtesy of Kalwall
Translucidez v/s transparencia. Image Courtesy of Kalwall

Paneles sándwich translúcidos

Existen tres métodos tradicionales para permitir la entrada de luz natural en los edificios: vidrio, policarbonato y paneles compuestos reforzados con fibra. Cada uno presenta distintas ventajas y desventajas.

Muros cortina unificados de Kalwall. Image Courtesy of Kalwall
Muros cortina unificados de Kalwall. Image Courtesy of Kalwall

El vidrio es la forma más antigua de permitir la entrada de luz natural en un edificio. Desde la época romana, se ha utilizado para permitir la entrada de luz en los espacios mientras bloquea el polvo, la suciedad y el viento. Su transparencia ofrece una libertad visual incomparable con las ventajas biofílicas inherentes de vincular a las personas con la naturaleza. Sin embargo, el vidrio también presenta algunas desventajas. Es pesado, inflexible y frágil, lo que provoca problemas de instalación. También entrega propiedades térmicas relativamente bajas y necesita una solución secundaria para controlar la ganancia solar y el deslumbramiento.

Los paneles de policarbonato ofrecen una alternativa más resistente, duradera y ligera al vidrio y ayudan a bloquear los dañinos rayos UV, pero también presentan desventajas. Pueden rayarse fácilmente, decolorarse y volverse quebradizas con el paso del tiempo. Además de la baja resistencia al impacto y la capacidad de carga estructural, tiene niveles muy bajos de eficiencia térmica y es sensible al calor.

Los paneles sándwich translúcidos FRP (Fiber-Reinforced Composite Panels o "compuestos reforzados con fibra") ofrecen distintas ventajas sobre el vidrio y el policarbonato en términos de aislamiento térmico. Además, ofrecen una mayor protección y resistencia a los escombros transportados por el viento, impactos, el fuego, la abrasión y las cargas puntuales. Aunque estos paneles a veces pueden ser más costosos, gracias a sus beneficios de alto rendimiento –incluyendo el bajo mantenimiento, ahorro de energía y durabilidad–, el costo inicial se compensa con un mayor valor del ciclo de vida. Por último, si bien la translucidez no proporcionará una vista directa hacia el exterior, funciona efectivamente si se busca proteger la línea de visión.

Anatomía de un panel sándwich translúcido
Anatomía de un panel sándwich translúcido

En algunos proyectos, la incorporación de más de un producto ayuda a ofrecer una mejor solución. Por ejemplo, se pueden alcanzar los beneficios de rendimiento de un panel de FRP, y al mismo tiempo incorporar acristalamientos transparentes para potenciar la conexión con la naturaleza en algunos puntos específicos.

Paneles sándwich FRP utilizados en el elevador del Museo Gustavo de Maeztu. Image Courtesy of Kalwall
Paneles sándwich FRP utilizados en el elevador del Museo Gustavo de Maeztu. Image Courtesy of Kalwall
Paneles sándwich FRP utilizados en el elevador del Museo Gustavo de Maeztu. Image Courtesy of Kalwall
Paneles sándwich FRP utilizados en el elevador del Museo Gustavo de Maeztu. Image Courtesy of Kalwall

¿Por qué utilizar paneles sándwich?

La composición de los paneles sándwich de FRP, desarrollados en este caso por Kalwall, ofrece beneficios superiores en comparación con otras opciones alternativas; desde la seguridad y protección hasta la resistencia a la intemperie y la eficiencia energética.

  • El núcleo de aluminio –o núcleo térmico con vigas en I entrelazadas–, le da a los paneles sándwich una enorme resistencia a través de un sistema liviano, haciéndolos sustancialmente más livianos en comparación con el vidrio equivalente.
  • Los paneles sándwich son estructuralmente sólidos, con una capacidad de carga excepcional, lo que los hace seguros para las personas.
  • La resistencia de los paneles permite el diseño de vanos más grandes con menos elementos de soporte. Es posible obtener vanos de hasta 25 metros, algo difícil de alcanzar con policarbonato o acristalamiento.
  • Un aspecto importante del uso del FRP es su naturaleza innata a prueba de golpes/roturas, lo que lo hace adecuado para su uso en áreas de alta seguridad o en riesgo de impactos naturales provocados por el hombre. Se utiliza cada vez más en el diseño de aeropuertos y otros espacios públicos masivos.
  • Cuando se rellenan con aislamiento o aerogel, los paneles sándwich ofrecen un alto rendimiento térmico. El panel sándwich más aislante puede alcanzar un valor U de 0,05 (0,28 W/m²K), el equivalente a un muro sólido con cavidades de aislamiento.
  • Además de este rendimiento térmico superior, un panel sándwich translúcido ofrece la eficiencia energética de un diseño de iluminación natural óptimo. Al utilizar la difusión, el panel sándwich puede transmitir hasta un 20% de luz visible que se dispersa más profundamente en los espacios sin deslumbramiento ni puntos calientes, lo que reduce la necesidad de iluminación artificial y controla la ganancia de calor solar.

Middle West Spirits / Jonathan Barnes Architecture and Design. Image © Brad Feinknopf
Middle West Spirits / Jonathan Barnes Architecture and Design. Image © Brad Feinknopf
Paneles sándwich FRP utilizados en el elevador del Museo Gustavo de Maeztu. Image Courtesy of Kalwall
Paneles sándwich FRP utilizados en el elevador del Museo Gustavo de Maeztu. Image Courtesy of Kalwall

Los paneles FRP se especifican cada vez más como un material sostenible de alto rendimiento. La naturaleza autoportante de los paneles sándwich, junto con su ligereza, reduce la necesidad de estructuras de soporte. Esto no solo es estéticamente agradable, sino que reduce la huella de carbono y permite el ahorro de tiempo y dinero. La cara exterior del panel sándwich tiene un color estable e incluye una barrera permanente contra la erosión, entregando una superficie autolimpiante y resistente a los rayos UV. Esto significa que la lluvia ayuda a mantener la superficie libre de polvo y suciedad y, al mismo tiempo, conserva su color original durante el proceso de envejecimiento. Además, la inclusión de una barrera anti-erosión protege el interior de la exposición a la intemperie, disminuyendo el riesgo de formación de grietas y roturas.

Metea Valley High School / DLR Group. Image © James Steinkamp
Metea Valley High School / DLR Group. Image © James Steinkamp

Maximizar la luz del día es parte integral del diseño sostenible. Los paneles translúcidos tienen la capacidad de difundir grandes cantidades de luz utilizable con un nivel relativamente bajo de transmisión de luz. Transmiten menos energía radiante y junto con la difusión, logran mitigar los puntos calientes que son habituales en otras fuentes de transmisión lumínica. Si son diseñados adecuadamente, permiten arrojar luz distribuida y uniforme en el espacio interior, reduciendo la necesidad de iluminación artificial y las cargas energéticas de los sistemas mecánicos.

Revisa más aplicaciones de los paneles sandwich translúcidos FRP.

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Sobre este autor/a
Cita: Bartolini, Olivia. "Paneles sándwich translúcidos: Edificios saludables con abundante luz natural" [Translucent Sandwich Panels: Producing Healthy Buildings with an Abundance of Natural Light ] 14 ago 2021. ArchDaily Colombia. (Trad. Franco, José Tomás) Accedido el . <https://www.archdaily.co/co/966137/paneles-sandwich-translucidos-edificios-saludables-con-abundante-luz-natural> ISSN 0719-8914

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