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Las ventanas y el efecto
invernadero |
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¿Que es el efecto invernadero?
El efecto invernadero se fundamenta en una propiedad que poseen los
vidrios y los plásticos transparentes de dejarse atravesar por la
radiación de longitud de onda corta y que impide que sean atravesados
por la longitud de onda larga.
Cuando la radiación solar (compuesta por longitudes de onda corta)
incide sobre una ventana atraviesa el vidrio con facilidad, pero al
incidir sobre los materiales del interior del ambiente estos se calientan,
y generan radiación de onda larga, que no puede atravesar el vidrio,
por lo tanto queda atrapada en el interior del ambiente.
Este fenómeno se repite mientras exista radiación solar incidiendo
sobre la ventana aumentando, por lo tanto, la temperatura en el interior
del ambiente.
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¿Que temperatura se puede
llegar a obtener?
Según la orientación, la época del año y la latitud (distancia al
Ecuador) del emplazamiento, este aumento de temperatura puede llegar
a ser de hasta aproximadamente 10°C por encima de la temperatura exterior.
Esto quiere decir que si en el exterior se registran 10°C (típico
de los mediodías de invierno con sol) en el interior se pueden registrar
18-20°C, una temperatura totalmente confortable obtenida a partir
de un recurso gratuito.
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¿Pero que sucede cuando
esta nublado?
Durante los días que el sol esta oculto tras las nubes el efecto invernadero
sigue produciéndose, con la salvedad que la cantidad de radiación
solar recibida resulta mucho menor (y consecuentemente la temperatura
interior también) debido a que la capa de nubes produce un efecto
de atenuación en esta.
En días como estos, la temperatura interior obtenida puede resultar
de alrededor 3-4°C por encima de la exterior, que al estar oculto
el sol también puede ser menor a la de un día soleado. |
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¿Y durante las noches
de invierno?
El vidrio simple posee un coeficiente de pérdidas energéticas
3 veces superior a un muro de ladrillo común de 30 cm de espesor,
por lo tanto a igualdad de superficies, y por cada grado de diferencia
de temperatura entre el interior y el exterior, el vidrio perderá
tres veces mas energía que el muro.
Si realizamos un balance energético en una ventana durante un día
de invierno, veremos que cuando el sol incide sobre la ventana la
cantidad de energía que ingresa más la obtenida por efecto invernadero,
es superior a la que se pierde por transmisión, pero cuando el sol
se oculta este balance comienza a resultar negativo.
En efecto, ya no hay ingreso de radiación por que el sol se ocultó,
y como la temperatura exterior disminuyó más rapidamente que la interior,
la cantidad de energía que se pierde por transmisión resulta mucho
mayor.
Llego el momento entonces de colocarle a la ventana una aislación
adicional que limite las perdidas al exterior, que se logra cerrando
postigos o cortinas de enrollar y corriendo cortinas interiores, acciones
que en su conjunto pueden lograr que las perdidas al exterior a través
de la ventana se reduzcan alrededor de un 40%.
Esto mismo sucede en una ventana que no reciba sol durante el día,
por eso resulta importante un buena orientación hacia el sol, y en
caso de no poder lograrse esta, disminuir la superficie vidriada para
limitar las perdidas.
Otra solución posible es aumentar la cantidad de vidrios en la ventana
(doble o triple vidriado hermético) pero, si bien se reducen las perdidas
por transmisión, también se reducen las ganancias por radiación.
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En invierno resulta
maravilloso, ¿pero en verano que sucede, voy a tener 10°C más que
en el exterior?
Durante el verano la naturaleza nos ayuda. En esta época la trayectoria
del sol es mas alta, por lo tanto el ángulo de incidencia sobre una
ventana es mayor, y como la cantidad de radiación que atraviesa el
vidrio es inversamente proporcional a este ángulo, la cantidad
de radiación que puede atravesar el vidrio resulta menor que en invierno,
a pesar que la cantidad de radiación solar en esta época resulta mucho
mayor.
Además al tener una trayectoria alta, el solo hecho que la ventana
se encuentre ubicada al filo interior del muro puede resultar suficiente
para que se encuentre protegida de la incidencia de la radiación solar
directa, y en caso de resultar insuficiente, un pequeño alero puede
resolver el inconveniente, dando como resultado que esta ventana no
reciba sol directo durante el día con lo cual el problema esta resuelto.
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Bien, pero si la cantidad
de radiación solar que atraviesa el vidrio es proporcional al ángulo
de incidencia, ¿que sucede con las abertura vidriadas que se encuentran
en el techo (claraboyas o lucernarios)?
En verano este es un problema muy serio debido justamente al ángulo
de incidencia.
Si bien este resulta mayor en las superficies verticales, cuanto
mas cerca del Ecuador nos encontremos, menor será el ángulo de incidencia
sobre superficies horizontales (pudiendo llegar a cero al mediodía,
situación completamente ideal en cuanto cantidad de radiación solar
incidente se refiere) por lo tanto la cantidad de radiación que
puede atravesar estos elementos será de suma importancia, convirtiéndose
virtualmente en una estufa encendida, con 25-28°C de temperatura
ambiente!!.
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¿Pero yo
quiero tener una claraboya en mi proyecto, tiene solución este inconveniente?
Las soluciones posibles son tres: La primera y la más drástica es
eliminar el elemento y así evitar el problema. La segunda consiste
en diseñar un sistema de sombreado acompañado por un sistema de ventilación
que permita evacuar el exceso de aire sobrecalentado, pudiendo llegar
incluso a la apertura total de la claraboya durante el verano (siempre
es mejor tener temperatura ambiente, que 10°C más que esta) Y por
último, compensar este aumento de temperatura, aumentando la capacidad
del equipo de acondicionamiento de aire, con el consiguiente aumento
del consumo energético. En esta última solución se debe tener en cuenta
que, si bien se puede llegar a compensar el aumento de la temperatura
del aire, resulta difícil controlar el aumento de la temperatura y
el deterioro de los objetos que se hallen bajo la influencia de la
radiación solar directa, controlable unicamente mediante sombreado.
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En
cada caso particular se deberán analizar los pro y los contra de diseñar
estos elementos poniendo en la balanza, tecnología disponible, costos
de mantenimiento y condicionantes de diseño. |
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