Iluminación en aulas escolares no convencionales

El diseño lumínico en un nuevo espacio pedagógico

Mauricio Perochena O’Brien. Arquitecto. Licenciado en la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas, Lima, Perú. Texto entradilla: Adrià Muros Alcojor En las últimas décadas, el aprendizaje y la enseñanza en el aula escolar ha ido evolucionando de modo que una espacialidad convencional y tradicional no es la mejor solución arquitectónica, para el planteamiento de un espacio pedagógico. En el sistema educativo, ha habido un cambio de la pedagogía centrada en el maestro a la pedagogía centrada en el estudiante, que enfatiza la individualidad de los alumnos (Aggarwal, 2022). Esta individualidad, que nace a partir de la evolución del comportamiento pedagógico, es la que conlleva cambios en la configuración espacial del aula, generando zonificaciones o subespacios dentro de ella, que, por consecuente, va a provocar un replanteamiento de las necesidades lumínicas que requiere un nuevo diseño del mismo.04/10/2023

El Human Centric Light o la iluminación centrada en las personas adquiere una dimensión muy importante cuando, además, debe contribuir a la mejora de las capacidades cognitivas, psicomotrices y emocionales de los alumnos, especialmente en los primeros años de su etapa educativa y de desarrollo personal. Este artículo de Mauricio Perochena indaga sobre el valor de la iluminación en el resultado final del aprendizaje educativo en los espacios escolares. A través de ejemplos singulares nos acerca a diferentes estrategias, para mejorar el confort del alumno mediante un buen diseño lumínico, que necesariamente debe contemplar conjuntamente la luz natural y la luz artificial, así como el equilibrio entre ellas. Por otra parte, le iluminación debe integrarse en el diseño del espacio y facilitar el desarrollo de las diferentes metodologías pedagógicas con eficacia y sin estridencias.

Fig. 1. Factores de influencia en proceso de aprendizaje. Elaboración propia. (Barret et al, 2015).

Importancia de la luz como parámetro de diseño

Existen distintos factores por los cuales el aprendizaje de un aula escolar se puede ver influenciado. Un estudio realizado en el 2015 demostró que características físicas tales como la luz, temperatura, calidad del aire, flexibilidad, sentido de propiedad, colores y complejidad, influyen en un 16% en el proceso de aprendizaje de alumnos en un aula (Barret et al, 2015). De ese 16% de influencia, se puede apreciar (figura 1) que el parámetro de mayor influencia individual es la luz, con un 21%, lo que demuestra su gran relevancia como factor a tener en cuenta en el diseño de un espacio pedagógico.

Si bien el diseño lumínico es fundamental para propiciar un ambiente de confort para el usuario, no solo es primordial entender los nuevos métodos de enseñanza que se aplican en las escuelas, sino también comprender la nueva configuración espacial en la que se desenvuelve el alumno. El foco de atención ya no se concentra en un solo punto donde el profesor imparte el conocimiento de manera homogénea; ahora el centro de atención se enfoca en los estudiantes de un modo heterogéneo, donde pueden verse inmersos en distintas situaciones y en diferentes ubicaciones dentro de un mismo ambiente pedagógico, en función al tipo de aprendizaje que se lleve a cabo.

A pesar de que la luz natural siempre debe ser la principal fuente de iluminación en los colegios, debe ser complementada por luz artificial cuando la luz natural se desvanece (Barret et al, 2015).

Fig. 2. Escuela Primaria Chiarano, C+S Architects Chiarano, Italy. (Architizer, s. f.).

La Escuela Primaria Chiarano, en Italia, es un ejemplo arquitectónico contemporáneo donde plantean un acercamiento a las posibilidades no muy intrusivas espacialmente, para diseñar la entrada lumínica en función al espacio, tales como el posicionamiento de las aulas y talleres hacia las fachadas y hacia pasillos internos iluminados, entre otras soluciones.

“Los muros que separan las aulas de los pasillos son opacos sólo en los 120 cm inferiores y acristalados en la zona superior. La opacidad y el acristalamiento mejoran la intervisibilidad desde el espacio exterior y entre los espacios interiores” (Architizer, s. f.).

Efectivamente, el proyecto emplea ciertas estrategias para manipular de cierto modo la entrada lumínica, sin embargo, para moldear la iluminación se pueden llevar estas estrategias un paso más allá, algunas de las cuales se explicarán en el presente trabajo.

Por un lado, al enfrentar una etapa temprana del diseño del aula, lo ideal será prever las condiciones geográficas y climáticas, para poder orientar óptimamente las entradas de iluminación natural, de modo que se pueda moldear y cuantificar la entrada de luz. Por otro lado, se debe complementar la luz natural con luz artificial, ambas considerando una zonificación del aula establecida, según los focos de enseñanza, donde se encontraría el mobiliario.

Bajo estos conceptos, ¿cómo manifestar este nuevo diseño lumínico que se tiene que adaptar a una arquitectura escolar contemporánea? Para afrontar esta pregunta, se debe hablar la luz natural y la luz artificial.

Moldear la iluminación natural

La luz natural es un factor dependiente de la ubicación del proyecto. Si bien es ideal iluminar el espacio, es fundamental no crear diferencias muy drásticas en intensidad con el fin de percibir equitativamente el espacio, por lo que es fundamental entender en qué direcciones y grados de inclinación penetra la luz para poder diseñar óptimamente el ambiente. En este marco, ¿cómo se puede moldear la iluminación natural?

A pesar de ser un tema de interés relativamente contemporáneo, Herman Hertzberger plantea en 1960 la Escuela Montessori en Delft, donde se pueden apreciar varios principios, que deberían ser utilizados como ejemplo y que hoy se deberían tomar en cuenta. En este caso, se diseña el aula con una forma más articulada, formulando distintos subespacios dentro de una forma en ‘L’ e, inclusive, atribuyendo una diferencia de niveles. Con estos factores en consideración, el arquitecto asume el reto y plantea diferentes estrategias de iluminación natural.

Fig. 3. Planta y sección longitudinal del aula de Escuela Montessori, Delft (Saez, 2021).

Fig. 4. Lucernario, abertura noreste y fachada exterior del aula de Escuela Montessori, Delft (Sáez, 2021).

Teniendo una orientación suroeste-noreste, se puede apreciar cómo penetra el sol, con un ángulo en una posición más vertical en verano y con un ángulo en una posición más horizontal en invierno. En verano, cuando la luz natural ingresa más intensamente, se reduce al mínimo el ingreso directo, de modo que se mitiga los cambios bruscos de iluminación en el interior. En invierno, cuando la luz natural ingresa con menor intensidad y, a la vez, aporta al confort térmico, se amplifica su penetración, logrando alcanzar los sectores más alejados de las ventanas principales.

“[…] el lucernario de la zona de entrada consigue iluminar la parte más interior y cerrada y que al tener la pared divisoria con mucho vidrio como se observa en la sección y […] hace que a la parte interior también llegue luz” (Saez, 2021).

Además de una orientación ideal, con el diseño de desfases volumétricos al generar distintas alturas interiores, empleando lucernarios y entradas de luz difusa, se puede lograr iluminar naturalmente los distintos espacios configurados y en coherencia con sus diferentes funciones pedagógicas.

En este sentido, queda en evidencia una de las diferentes estrategias que se pueden emplear, para aprovechar la luz natural teniendo una distribución no convencional de un aula, lo cual conlleva no solo a solucionar el ámbito lumínico, sino que también le proporciona calidad espacial y enriquece la percepción del alumno en el espacio. Asimismo, se logra conseguir un lenguaje arquitectónico exterior menos rígido, con mayores posibilidades de generar volumetrías más interesantes.

Diseñar la iluminación artificial

En primera instancia, uno pensaría que la iluminación artificial es un ámbito que, aparentemente, no depende de la ubicación de manera directa, pero, curiosamente, sí se debe tomar en cuenta de manera indirecta, ya que la cantidad de horas de luz diurna, la intensidad según el ángulo solar en función a la latitud y, en algunos casos, el clima, son variables que, indirectamente, influirán en la toma de decisiones del tipo de luminarias a utilizar.

La iluminación artificial en las aulas de hoy no ha evolucionado con el tiempo y, por lo tanto, en la mayoría de los casos, no considera los diseños avanzados, las actividades educativas y el aprendizaje cooperativo. Es imperativo mirar más allá del tradicional y monótono enfoque de iluminación uniforme para mejorar el aprendizaje cooperativo en las aulas (Aggarwal, 2022).

Evidentemente, existe una carencia de propuestas lumínicas innovadoras congruentes con la espacialidad propia del aprendizaje cooperativo. Afortunadamente, a diferencia de la natural, la iluminación artificial permite ser diseñada más que moldeada, de modo que es cuestión de estudiar y analizar las estrategias más convenientes y aplicarlas a la arquitectura.

La arquitecta Aggarwal (2022) analiza el estudio de Wänström L. (2013) de las influencias espaciales en base a la distribución de la luz, sobre el cual concluye que al proyectar una iluminación uniforme a un espacio que busca que todo sea visible equitativamente, no se consigue ningún tipo de énfasis, lo cual crea una falta de interés visual que carece de un sostén para la orientación, comprensión espacial.

Enfatizar estratégicamente la iluminación en ciertos puntos demuestra una mejora en la percepción del espacio y, por consecuente, en las condiciones del usuario que se desenvolvería en un ambiente educacional. No obstante, cabe mencionar que también se debe prever cierto balance entre lo enfatizado y lo no enfatizado, para que la distribución lumínica no sea tan brusca en cuanto a diferencias de contraste e intensidad a lo largo del espacio.

En el estudio realizado por la arquitecta especialista Aggarwal en diseño lumínico, se analizó el comportamiento lumínico de un aula existente de 4° grado de primaria en la Escuela Iggesund, en Hudiksvall, Suecia. En este, se numeran los diferentes componentes relevantes, tales como 8 luminarias panel LED dimeables, 1 luminaria para la pizarra, 1 luminaria domo colgante y las ventanas, que incluyen un control manual de la luz exterior mediante cortinas.

Fig. 5. Fotos aula 4° grado primaria. (Aggarwal, 2022).

[comentário] (etiqueta desconocida)

Foto 6 eliminar texto de la imagen

Fig. 6. Planta y foto con componentes lumínicos analizados (Aggarwal, 2022).

Es importante mencionar que el hecho de que un aula presente una planta rectangular, no necesariamente significa que no se pueda considerar como un aula no convencional, ya que la espacialidad y la distribución de los elementos que la conforman y le dan escala al espacio, son los que siguen una figura no convencional.

Por un lado, con esta configuración, el aula presenta una iluminación relativamente uniforme en todo el espacio, pero no se acentúan los diferentes planos de trabajo proporcionalmente, ni se toma en cuenta su agrupación, proyectando una iluminación que no jerarquiza los subespacios. Inclusive, se aprecia que existen zonas donde hay una mayor intensidad en suelo que en los planos de trabajo. Las siguientes imágenes muestran la situación actual del aula contabilizando únicamente la iluminación artificial.

Fig. 7. Simulaciones Dialux de la iluminación existente, y gráficos de colores falsos de iluminancia y luminancia (Aggarwal, 2022).

Por otro lado, el requerimiento mínimo de 500 luxes solo se cumplen en los planos de trabajo de dos de los siete grupos de estudio distribuidos en el aula, como si las ubicaciones originales no hubieran sido diseñadas, en función al tipo de actividad pedagógica que se daría en el espacio. Consecuentemente, esto provoca alteraciones en el aprendizaje de los alumnos, generando una considerable desproporción en la percepción lumínica del espacio, lejos de iluminación óptima.

Como estrategia para optimizar y mejorar integralmente la iluminación, se propusieron nuevos tipos de luminarias y una nueva distribución de las mismas, tomando como referencias algunas y descartando otras.

Fig. 8. Planta con propuesta lumínica y tabla de luminarias según tipo de aprendizaje (Aggarwal, 2022).

Se plantearon luminarias colgantes bidireccionales similar a la existente, ahora para todos los grupos de estudio, según las ubicaciones del mobiliario y los planos de trabajo. Como luminarias empotradas, se propusieron lámparas LED para iluminar uniformemente el resto del espacio fuera de los planos de trabajo, intentando equilibrar proporcionalmente los niveles de iluminancia en la superficie del suelo. Por último, consideran bañadores de pared para la pizarra y para otros planos verticales relevantes que habilita su posible uso en ocasiones necesarias.

En la siguiente imagen, se puede apreciar la simulación en Dialux de la nueva propuesta, donde se aplica una escena de luz de aprendizaje colaborativo, característico de la estructura pedagógica que se da en aulas no convencionales. Siguiendo este criterio, se observa cómo la distribución y potencia de las luminarias mantiene una progresividad en intensidad y contraste, con respecto a la luz que llega al suelo, tanto de las luminarias colgantes, como las empotradas.

Fig. 9. Simulaciones Dialux de la iluminación propuesta, y gráficos de colores falsos de iluminancia y luminancia (Aggarwal, 2022).

La proporción del contraste de luminancia, entre los planos de trabajo y sus alrededores mayor en el diseño propuesto, con el fin de enfatizar las áreas de estudio y mejorar la interacción grupal (Aggarwal, 2022).

El planteamiento lumínico permitió, además, crear dos escenas adicionales en función a distintas actividades educacionales, que puede llevarse a cabo en un ambiente pedagógico versátil, donde el alumno y sus necesidades con respecto al entorno son prioritarias. Estas escenas fueron plasmadas e interpretadas por Dialux, siendo el primer escenario el modo ‘enseñar’ y el segundo ‘concentración’, como se puede observar en la siguiente cadena de imágenes.

Fig. 10. Simulaciones Dialux de la iluminación propuesta, y gráficos de colores falsos de iluminancia y luminancia. Propuesta “enseñar” (Aggarwal, 2022)

Fig. 11. Simulaciones Dialux de la iluminación propuesta y gráficos de colores falsos de iluminancia y luminancia. Propuesta ‘concentración’ (Aggarwal, 2022).

Al analizar las simulaciones, se puede apreciar que para el escenario ‘enseñar’ se enfatiza ligeramente los planos verticales, como apoyo en el proceso de enseñanza directa, y la superficie del suelo, con el fin de equipararlo con los planos de trabajo.

Si bien las estrategias para diseñar la luz artificial son más complejas y requieren mayor consideración en distintas variables, al entender el criterio con el que se debe solucionar este tipo de espacios académicos, se simplifica la tarea, sin embargo, se mantiene amplia la gama de posibilidades debido a la gran variedad de luminarias que existen en el mercado.

Conclusiones

En definitiva, la evolución del ambiente pedagógico, tanto en las actividades y agrupaciones de estudio, como en la espacialidad, implican un cambio necesario en la manera de diseñar la iluminación del espacio. La nueva manera de trabajo en la que se desenvuelven los estudiantes, debe ir de la mano con un planteamiento certero en concordancia con las necesidades lumínicas, según los requerimientos mínimos. Si existe una versatilidad espacial que antes no se consideraba, ahora se debe tomar en cuenta.

Las estrategias de diseño lumínico presentado en los ejemplos del presente documento, se pueden tomar como puntos de referencia, para entender el criterio en el que se debe proyectar soluciones con la luz natural y la artificial. En el caso de la iluminación natural es prioritario un diseño arquitectónico coherente con las entradas de luz, en base a las proporciones del aula, el rango y ángulo de penetración de la misma, en función a su ubicación geográfica, las aperturas estratégicas de vanos mediante desfases volumétricos y la cantidad y proporción de las ventanas con respecto a la superficie del aula, incluyendo un debido control solar.

En el caso de la iluminación artificial, se toma en consideración el aporte lumínico que abarca la luz natural, lo suficiente para complementarla y proponer una solución que responda a la espacialidad. Con esta lógica en mente, se diseñan grupos de luminarias pensados para tres vertientes: un grupo para los subespacios, un grupo para los planos verticales de enseñanza y un grupo integral que comprenda las ubicaciones fuera de los focos de aprendizaje. De este modo, atribuirle una cualidad reguladora con el fin de poder manipular la intensidad de cada grupo lumínico y poder generar diferentes escenas pedagógicas.

En síntesis, el diseño lumínico consiste en emplear una solución integral óptima que comprenda coherentemente una estrategia para moldear la iluminación natural y otra estrategia para diseñar la iluminación artificial complementaria. Siguiendo este criterio, no solo se consigue un diseño pensado para este tipo de aulas no convencionales, sino que también se logra optimizar el aprendizaje propio de este modo de pedagogía, que finalmente beneficia y hace más eficiente el proceso educativo del alumno.

REFERENCIAS

Architizer (s. f.) Chiarano Primary School. https://architizer.com/projects/chiarano-primary-school/
Aggarwal, T. (2022). Lighting to enhance cooperative learning in classrooms. [Tesis de máster, KTH Royal Institute of Technology]. https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1683256/FULLTEXT01.pdf
Barret, et. al. (2015). Clever classrooms: Summary report of the HEAD project. [Reporte de Proyecto, University of Salford]. USIR. https://core.ac.uk/download/pdf/42587797.pdf
Sáez M., E. (2021). La iluminación en aulas como estrategia para un buen aprendizaje. [Trabajo de fin de grado. Universidad Politécnica de Catalunya]. https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/354036/TFG%20Elena%20S%C3%A1ez%20Miguel_%20La%20iluminaci%C3%B3n%20en%20las%20aulas%20como%20estrategia%20para%20un%20buen%20aprendizaje.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Wänström Lindh, U. (2013). Understanding the space: How distribution of light influences spatiality. In 10th European Academy of Design Conference-Crafting the Future, Göteborg, 17-19 april, 2013. European Academy of Design.

BIBLIOGRAFIA

Wanstrom Lindh (2012)
https://www.researchgate.net/publication/295548030_Light_Shapes_Spaces_Experience_of_Distribution_of_Light_and_Visual_Spatial_Boundaries