Hasta hace relativamente pocos años era común emplear acristalamientos con una sola hoja de vidrio. Hoy en día, gracias a las normativas energéticas y a una mayor conciencia sobre el impacto del acristalamiento en los consumos energéticos de los edificios, es frecuente emplear acristalamientos con doble hoja de vidrio. En algunos países con climas muy fríos también es habitual encontrar acristalamientos con tres hojas.

Hoy en día, en el ámbito de la edificación, se cuenta con una oferta de vidrios extraordinariamente amplia. Por ejemplo, la International Glazing Database [1] incluye cerca de 6,000 vidrios producidos por fabricantes de todo el mundo. Aunque en estricto sentido cada uno de esos vidrios tiene propiedades ópticas únicas, es posible agruparlos en un número reducido de categorías para facilitar su caracterización en el análisis ambiental y energético de edificios. Con base en ese criterio, podemos definir seis tipos principales de vidrio: claro, absorbente, reflectante, absorbente-reflectante, bajo emisivo y espectral-selectivo [2]. Además de las propiedades ópticas de los vidrios, estas categorías responden a las tecnologías empleadas para producirlos, como veremos más adelante.

Al contrario que los materiales aislantes, los materiales con mayor masa térmica suelen ser los más pesados. Generalmente se trata de materiales con un elevado calor específico volumétrico (producto su calor específico y densidad, siendo este último parámetro el más importante), así como una conductividad moderada, digamos entre 0.5 y 2.0 W/m-K. Sin embargo, hoy en día hay productos que permiten aumentar el efecto de masa térmica, al menos hasta cierto punto, sin usar materiales pesados. En los siguientes puntos haremos un repaso de los principales materiales y productos que aportan elevados niveles de masa térmica.

La masa térmica, también conocida como inercia térmica, expresa la capacidad de los cerramientos opacos para “absorber” y “almacenar” energía calorífica cuando esta se encuentra disponible, y luego, cuando las condiciones son propicias, liberarla gradualmente. Este efecto puede tener un impacto significativo en el desempeño energético y ambiental de los edificios, permitiendo, entre otras cosas:

• Potenciar el uso del calentamiento solar pasivo, almacenando energía calorífica durante el día para liberarla durante la noche.

Antiguamente la función de aislamiento, cuando era necesaria, se lograba aumentando el espesor de los materiales constructivos disponibles, como la madera, la tierra, y la piedra (aunque hay que señalar que algunas culturas desarrollaron técnicas de aislamiento ingeniosas, como los esquimales, que añaden capas de piel en el interior de los iglús para generar cámaras de aire que reducen las pérdidas de calor). Hoy en día, sin embargo, hay una gran variedad de materiales y productos especialmente concebidos para incrementar el nivel de aislamiento de los cerramientos.

El nivel de aislamiento representa básicamente la capacidad de los cerramientos para reducir los flujos de calor a través de su estructura interna. Mientras mayor sea el nivel de aislamiento, menores serán dichos flujos. Entre las funciones más importantes de esta variable se encuentran las siguientes:

• Mantener el calor dentro de los edificios durante los periodos fríos, cuando las temperaturas exteriores son más bajas, y reducir la transmisión de calor hacia el interior durante los periodos cálidos, cuando las temperaturas exteriores son más elevadas.

La orientación define la rotación de los edificios respecto a los puntos cardinales, y por lo tanto la dirección de cada una de sus superficies. Esta variable diseño, junto con otras como la forma general, la proporción/distribución del acristalamiento y la distribución espacial, determina en gran medida como el edificio será afectado por la radiación solar y el viento. Debido a ello, puede tener una gran influencia en la eficiencia energética y ambiental de los edificios.

Las aberturas representan, en cierta manera, una “excepción” en la envolvente opaca de los edificios. Se trata de superficies especialmente concebidas para permitir el flujo de la radiación solar y el aire, entre otras cosas. De hecho, las aberturas se pueden clasificar de acuerdo con su función principal, es decir, aquello que permiten pasar. Por ejemplo, las rejillas se usan exclusivamente para la entrada y salida de aire, mientras que las puertas suelen tener como función principal el paso de personas y objetos.

La forma, en el contexto de las variables de diseño, expresa no solo la configuración de los edificios en planta, sino sobre todo sus propiedades tridimensionales. Una de las características más conocidas de esta variable es que determina la proporción entre el volumen del edificio y sus superficies exteriores (estas últimas conforman lo que conocemos como envolvente). Dicha proporción afecta los flujos de calor entre el edificio y su entorno, pues mientras menor sea la superficie de envolvente de un volumen, es decir, mientras más compacto sea, menor será el área de intercambio térmico. Esto puede tener efectos positivos o negativos, dependiendo de las características climáticas del sitio y de las condiciones de uso del edificio.

Si asumimos que las características arquitectónicas de los edificios juegan un papel fundamental en su eficiencia energética y medioambiental, cabe preguntarnos como describir dichas características de manera consistente y estructurada. Es en esa línea que hemos desarrollado el concepto de las variables de diseño, que parte de la siguiente idea básica: