Las aperturas de un edificio no tienen un tamaño correcto universal. El tamaño, la posición y el ángulo de cada ventana se calculan en función de la latitud del sitio, la hora del día en que el espacio es activo y el clima local. Una apertura bien calculada no necesita persiana: el edificio resuelve lo que el diseño ignoró.
Latitud como variable base del cálculo solar
La latitud del sitio determina el ángulo máximo y mínimo del sol sobre el horizonte a lo largo del año. En el hemisferio norte:
- Latitud 19° N (CDMX): ángulo solar máximo en verano: 87°. Mínimo en invierno: 47°. La diferencia entre los dos solsticios es de 40°. El sol nunca baja a ángulos que requieran ventanas muy altas para capturar la luz de invierno.
- Latitud 39° N (Denver, CO): ángulo solar máximo en verano: 74°. Mínimo en invierno: 27°. La diferencia es de 47°. El sol de invierno es bajo y las ventanas al sur deben ser altas para permitir su penetración.
- Latitud 45° N (norte de EEUU, norte de Europa): mínimo en invierno: 21°. El edificio pasivo solar es una prioridad porque el sol de invierno apenas supera el horizonte.
Ese diferencial entre latitudes define la estrategia de apertura. En CDMX, la prioridad es la protección solar (el sol es intenso casi todo el año). En Denver, la estrategia combina captación solar en invierno con protección en verano.
Hora solar y orientación: cómo se relacionan
El sol no sale ni se pone en los mismos puntos del horizonte a lo largo del año. En el equinoccio (marzo y septiembre) sale exactamente al oriente y se pone al poniente. En verano (en el hemisferio norte) sale hacia el noreste y se pone hacia el noroeste. En invierno, hacia el sureste y el suroeste.
Eso significa que:
- Una apertura orientada exactamente al norte nunca recibe sol directo en el hemisferio norte. Es la apertura de luz difusa por excelencia.
- Una apertura orientada al oriente recibe el sol desde el amanecer hasta el mediodía. En verano, ese sol entra más al norte; en invierno, más al sur.
- Una apertura al sur (en el hemisferio norte) recibe sol todo el día en invierno. En verano, el sol está muy alto y puede bloquearse con un volado.
- Una apertura al poniente recibe el sol de la tarde, que en verano es el más intenso térmicamente.
Estos datos se leen en un diagrama solar de la latitud del proyecto. En MÉTODO dibujamos ese diagrama sobre la sección del edificio para verificar que las aperturas planteadas se comportan como se prevé.
El volado calculado: instrumento de control solar pasivo
El volado calculado es la pieza arquitectónica que filtra la luz solar sin mecanismos móviles. Su dimensión se calcula de la siguiente manera:
Para una apertura al sur (en latitud CDMX):
- Ángulo solar en verano al mediodía: 87°. Un volado de 30 cm sobre una ventana de 2 m de alto bloquea toda la luz directa.
- Ángulo solar en invierno al mediodía: 47°. Ese mismo volado de 30 cm deja entrar el sol hasta 55 cm dentro del local.
Para una apertura al poniente, el cálculo es diferente porque el sol de tarde tiene componente horizontal (azimut) además de vertical (altura). No basta con un volado horizontal: se requiere una celosía o un alero lateral que corte la trayectoria baja del sol de tarde.
La fórmula básica de dimensionamiento de volado:
- Profundidad del volado (P) = Altura de la ventana (H) por tangente del ángulo solar mínimo de verano a la orientación de la fachada.
Ese cálculo es simple pero requiere los datos exactos de latitud y orientación. No se puede extrapolar de un proyecto a otro en ubicación diferente.
Variables climáticas que modifican el cálculo
La latitud y la hora solar no son suficientes. El clima local añade variables:
- Nubosidad: en una ciudad con alta nubosidad (como el Puerto de Veracruz en temporada de lluvias), la luz directa es menos relevante y la luz difusa domina. Las aperturas pueden ser más grandes porque el riesgo de sobrecalentamiento es menor.
- Humedad relativa: en climas húmedos, una apertura grande puede introducir humedad al interior. La relación entre ventilación y ganancia de humedad debe calcularse.
- Temperatura extrema: en Denver, las ventanas al sur son la primera fuente de calor pasivo en invierno. El área de apertura sur se calcula para aportar entre el 20 y el 40% de la demanda de calefacción. Si el área es mayor, se sobrecalienta en días soleados de invierno.
- Viento: en sitios con vientos fuertes, las aperturas se reducen o se protegen para evitar pérdida de calor (en climas fríos) o presurización no deseada.
Próximos pasos
Calcular las aperturas de tu proyecto antes de comprometerte con la planta es uno de los ejercicios con mayor retorno en el diseño arquitectónico. Evita persianas permanentes, sistemas de climatización sobredimensionados y espacios que no funcionan bien en las horas en que se usan.
Conoce el método de MÉTODO para ver cómo integramos el cálculo solar en el proceso de diseño desde el anteproyecto.