"El concepto de iluminación tiene como objetivo el diseño de sistemas de iluminación natural y artificial que mejoren el confort, la lucidez y la calidad del sueño nocturno"

El primer refugio del hombre fueron cuevas naturales, en ellos tendrá las primeras experiencias con la naturaleza de la luz. Conocerá la luz natural variable, atmosférica y utilitaria a cielo abierto, y también descubrirá la luz dirigida, intensa y enigmática, entrando a través de perforaciones cenitales y de grandes aberturas verticales en el interior de grandes grutas, durante momentos concretos del día.

Después, durante la noche, conocerá el fuego y cultivará su luz constante, cálida, acogedora y limitada. Con el fuego descubrirá las sombras, el mito de la Caverna de Platón recogerá el papel de las sombras como elemento de información espacial, de relación entre una realidad tridimensional y su imagen plana. Las sombras definen los objetos y los sitúan en el espacio. Esta dualidad día-noche nos acompaña hasta el momento actual sin ponerla en cuestión.

La luz existe como lo opuesto a la oscuridad. El matiz entre luz y oscuridad es la penumbra, igual que entre el blanco y el negro lo es la escala de grises. Tal y como Junichiro Tanizaki (1886-1965) dice en su libro 'El Elogio de la Sombra', "lo bello no es una sustancia en sí, sino un juego de claroscuros producido por la yuxtaposición de las diferentes sustancias que va formando el juego sutil de las modulaciones de la sombra”. El claro-oscuro constituirá la paleta cromática que, al igual que en los pintores, permitirá a los arquitectos cualificar el espacio.

La luz nos produce emociones de todo tipo, con ella creamos espectáculos y celebraciones y, sobre todo, la luz influye en nuestro bienestar, salud y calidad de vida. Toda la arquitectura que conocemos siempre se ha realizado bajo unas condiciones de iluminación concretas. Si nos fijamos en la arquitectura de diferentes latitudes llegaremos a la conclusión que está fuertemente influida por el clima y ha sido concebida bajo el papel dominante de la luz natural.

Jardín OBOS Living Lab con iluminación HHL. Foto Tomasz Majewski.

La relación entre la fachada del edificio, el espacio arquitectónico y la luz natural ha condicionado el desarrollo de la arquitectura hasta la aparición de la iluminación artificial, definiendo tanto su lenguaje como sus estilos formales.

Por ejemplo, las viviendas de fachada estrecha y gran profundidad obligan a realizar ventanas que permitan entrar la luz en profundidad lo más altas posibles, característica principal de la arquitectura civil del centro-norte europeo. En algunos casos, el muro llega a desaparecer totalmente. La fachada es una compleja composición de ventanas. Pintores como Vermer han plasmado de manera magistral las cualidades de la luz nórdica.

Quisiera hablar ahora de algunos arquitectos que han tenido una especial sensibilidad hacia la luz, son influyentes y sus obras muestran diferentes planteamientos acerca del papel de la luz, a través de sus proyectos o de sus escritos.

Antoni Gaudí dice que “la arquitectura es la ordenación de la luz; la escultura es el juego de la luz”. Esto muestra que hay una gran diferencia entre arquitectura y escultura, la luz en la arquitectura requiere orden, rigor, racionalidad; mientras que en el arte (nos habla de escultura) puede jugar, romper el rigor, la racionalidad y establecer nuevos efectos y más creativos.

La famosa frase “la arquitectura es el juego sabio, correcto y magnífico de los volúmenes bajo luz” de Le Corbusier nos habla exclusivamente de la luz natural, de la luz solar. Se refiere, sobre todo, a la esa luz intensa, directa, propia de cielos descubiertos y rayos de sol verticales cayendo sobre superficies texturizadas y volúmenes complejos.

Para Luis Khan: “El sol no supo de su grandeza hasta que incidió sobre la cara de un edificio”. Es decir, es la arquitectura, la materia, la que define las cualidades de la luz, la luz natural evidentemente.

Peter Zumhtor, en su libro 'Atmosferas', reconoce las dos formas de luz y afirma: “En lo que se refiere a la luz, natural y artificial, debo confesar que la natural, la luz sobre las cosas, me emociona a veces de tal manera que hasta creo percibir algo espiritual”. Aunque lo más significativo es que nos habla de 'emociones' y no de efectos formales, abriendo la necesidad de pensar en la dimensión humana de la luz.

Y Tadao Ando va más allá cuando afirma: “La arquitectura sólo se considera completa con la intervención del ser humano que la experimenta”. Es decir, su arquitectura presente bajo la luz necesita que sea experimentada por el ser humano para ser completada.

En el caso de Stephen Holl, la luz da sentido al espacio y nos habla con el silencio de la propia luz, afirmando que “el espacio no tiene sentido sin luz. Un edificio habla a través del silencio de la percepción orquestada por la luz".

Finalmente, el arquitecto español Alberto Campo nos habla de hacer las cosas bien, de utilizar la luz con sentido e intencionalidad: “La luz no es algo vago y difuso que pueda darse por sentado por el mero hecho de que está siempre ahí. El sol no sale en vano cada día”.

Creo que, con toda seguridad, podemos decir que todos estos arquitectos consideran esencial el papel de la luz en la formalización del espacio arquitectónico, aunque Zumthor, Toyo Ito y Stephen Holl nos hablan de una 'experiencia sensorial', sin duda el artista que más ha experimentado con el aspecto emocional de la luz es James Turrell.

En su extensa obra artística podemos encontrar los planteamientos más estrictamente sensoriales en las obras conocidas como 'perceptuales Cells' o los 'Ganzfeld Sphere', donde Turrell hace que el observador se enfrente a la luz sin ninguna referencia física del espacio que le rodea. Turrell propone la anulación de la visión del mundo por la luz. Explorar los límites de la saturación y del color son los parámetros que permiten al observador reencontrarse con su inconsciente, encontrarse con su yo.

La experiencia de la luz no necesita de ningún espacio contenedor, éste no es importante, sólo es necesario para la contención física de la luz en un entorno artificial. Cuando la luz y el espacio están dispuestos de manera que configuran un todo indisoluble, creando una densidad y una atmósfera, en la que el observador puede adentrarse dejándose llevar por los sentidos, hacia mundos de reflexión íntima.

Turrell se refiere a su trabajo así: “Mi trabajo no tiene objeto, ni imagen, ni foco. Sin objeto, sin imagen y sin foco, ¿qué estás viendo? Te ves a ti mismo viendo. Lo importante para mí es crear una experiencia de pensamiento sin palabras”. Y afirma con una gran contundencia que “la luz misma es una revelación”.

Iluminación de atmósfera. Minas de Sta. Quiteria, Toledo. Fotos: A. Muros.

En cambio, todos ellos nos han hablado de luz natural y de luz artificial, planteadas por separado, con estrategias adecuadas para el día o para la noche

Aun así, el diseño de los espacios se sigue haciendo con sistemas independientes para la luz natural y la artificial, que se interrelacionan entre sí en el mismo espacio, pero que actúan desde elementos o sistemas de iluminación no comunes. Si bien es cierto que ambas fuentes de iluminación son de naturaleza diferente y posen cualidades propias, son bien conocidos los efectos beneficiosos de la luz natural en las personas, es el principal estímulo que ayuda a mantener los ritmos circadianos sincronizados con el día solar. La exposición de la piel a la radiación ultravioleta (UV-B) es esencial para la síntesis de vitamina D e importante para prevenir el raquitismo en niños y la osteomalacia en adultos. Su ausencia o debilidad afecta a los estados de ánimo y a las emociones hasta experimentar trastornos en las funciones fisiológicas, el desempeño neuroconductual y el sueño.

A veces es necesario tener experiencias concretas que te hagan más atento a determinados aspectos de la arquitectura, un caso bien conocido es el de Alvar Aalto que, tras pasar una larga estancia hospitalizado, fue especialmente sensible al diseño de la luz en este tipo de edificios, diseñando luminarias y proponiendo soluciones lumínicas más confortables para el enfermo, y más tarde intentó afrontar el problema de la dualidad luz natural-artificial en la iluminación del Hall principal del edificio Rutatalo en Helsinki 1953, utilizando los mismos lucernarios para la luz natural y la artificial.

Por otro lado, en el inicio del siglo XXI la tecnología de la luz artificial ha tenido grandes avances, desarrollando y perfeccionando fuentes de luz LED cada vez más eficaces, sostenibles y con elevadas prestaciones lumínicas, con sofisticados sistemas de gestión y control. La iluminación representa aproximadamente el 15% del consumo mundial de electricidad y es la causante del 5 % de las emisiones de gases de efecto invernadero en todo el mundo. Se estima que el mercado mundial de iluminación crecerá hasta situarse en el 25% del consumo mundial en el 2030.

También las directivas mundiales de producción de energías renovables están cada vez más sensibilizadas con alcanzar niveles óptimos de sostenibilidad medioambiental.

A finales del 2019, la Comisión europea esbozó su Comunicación sobre el Pacto Verde Europeo (COM(2019)0640). Este Pacto Verde establece una visión detallada para hacer de Europa un continente climáticamente neutro de aquí a 2050 mediante el suministro de energía limpia, asequible y segura.

El interés en la sostenibilidad, el compromiso medioambiental, el bienestar y la salud, ha fomentado la aparición de certificaciones internacionales como LEED, BREAM, VERDE Y WELL. La certificación WELL es un sistema de puntuación dinámico para edificios y comunidades que permite identificar, medir y monitorizar las características de los espacios construidos que impactan en la salud y el bienestar de los ocupantes.

Es la primera certificación centrada exclusivamente en la salud y el confort de los usuarios. Está basada en el rendimiento y no en la prescripción.

La luz es uno de sus valores fundamentales, tanto para la iluminación natural como la artificial, pero enfatizando mucho el uso de la primera. La integración de la luz natural y artificial en el proyecto arquitectónico para crear estrategias de iluminación centradas en la salud humana puede contribuir a diseñar entornos más saludables y productivos. El concepto de iluminación tiene como objetivo el diseño de sistemas de iluminación natural y artificial que mejoren el confort, la lucidez y la calidad del sueño nocturno.

Los fabricantes de luminarias han desarrollado en los últimos años sistemas de iluminación artificial que simulan las cualidades lumínicas de la luz natural, especialmente la variación de la distribución espectral del flujo luminoso, evidenciado principalmente en la K. Desde la iluminación dinámica de Philips o del Grupo Lledó, que funcionan modificando la temperatura de color K y la intensidad de la luz a lo largo del día según un software de programación. La empresa Coelux produce una luminaria que simula un lucernario natural con efectos de luz solar directa y difusa, simulando efectos característicos de una latitud pre-establecida.

Otras empresas apuestan por la introducción de la luz natural al interior de los edificios utilizando cableado de fibra óptica. Entre ellas destacamos la empresa sueca Parans, que desarrolla un sistema complejo de captación solar, transporte y emisión a través de luminarias concentradoras. También la empresa japonesa Himawari desarrolla otro sistema de similares características. Ambos sistemas actúan de forma independiente de la iluminación artificial del edificio y sus elementos de iluminación son pequeños proyectores, propios de la luz artificial.

También encontramos proyectos singulares que utilizan tecnologías similares como el proyecto 'Low Line' en Nueva York, que pretende transformar espacios subterráneos de antiguas líneas de transporte obsoletas en zonas ajardinadas, mediante la introducción de la luz solar y proponiendo emisores interiores superficiales a modo de cúpulas reflectoras.

Llegados a este punto de desarrollo tanto tecnológico, como conceptual y sostenible, así como de gran sensibilidad hacia los aspectos de salud y bienestar humano, me surge una pregunta… ¿Sería posible crear una luz que tuviese las cualidades para la salud propia de la luz natural, y que pudiese extenderse más allá de la frontera del día y la noche bajo el control absoluto de los usuarios como tenemos con la luz artificial?

Investigaciones previas han contribuido a dar respuestas parciales a esta pregunta, entorno a diferentes cuestiones como 'La luz artificial como tecnología de simulación de la luz natural. Métodos experimentales de simulación' (de Sosa, L - Muros. A, 2016), cuyo estudio demostró que “es fiable dentro de los parámetros del confort visual la utilización de bombillas biodinámicas LED para poder simular el efecto conseguido a través de conductos solares y de esta manera reproducir la luz natural dentro de un espacio.” Y también que “las sensaciones perceptuales positivas de una simulación pueden ser lo suficientemente estimulantes que a la mente no le importe si lo que está viendo no es real”.

Esquema de simulación instantánea. Espinoza, M - Muros. A. 2019.

Estudio de Correlación lumínica de valores Exteriores e interiores. Espinoza, M - Muros. A. 2019.

Posteriormente, nos centramos en analizar las posibilidades de la tecnología actual para 'La simulación de la luz natural: diseño de iluminación artificial para la simulación simultánea de luz natural' (Espinoza, M - Muros. A, 2019), donde desarrollamos un sistema de iluminación para las aulas de la ETSAB, utilizando lámparas LED dinámicas integradas en luminarias de idénticas características a los conductos solares existentes. Se introduce por primera vez el concepto de 'simulación instantánea', de manera totalmente automatizada, y se pudo verificar que la industria disponía, por separado, de todos los elementos necesarios para su desarrollo. Estos experimentos previos forman parte de algunos de los temas de investigación que venimos desarrollando en el Taller de Estudios Lumínicos de la UPC y sin lugar a duda nos han conducido al proyecto actual, 'Luz Hibrida Saludable HHL', iniciales de 'Healty Hybrid Light' en inglés.

Nuestra investigación actual, en colaboración con el estudio Noruego INCUBE Lighting dirigido por la arquitecta Mª José Perdomo, se integra en el proyecto OBOS Living Lab, en el Barrio de Vollebekk en la ciudad de Oslo, Noruega. Su objetivo es explorar cómo serán los hogares del futuro a través de una prueba piloto real, donde los usuarios serán los evaluadores continuos de las diferentes innovaciones y propuestas planteadas en el edifico de viviendas construido a modo de laboratorio viviente. Es un proyecto en el que nuestra propuesta resultó seleccionada, apostando por el sistema de iluminación HHL y que se desarrollará experimentalmente durante los próximos dos años.

Se centra en desarrollar totalmente este nuevo concepto de sistema de iluminación, que utiliza un elemento emisor único de forma superficial, que fusiona y emite uniformemente la luz procedente de captadores solares y de proyectores Led que simulan instantáneamente las cualidades de la luz natural.

Laboratorio de Sakma Electronics. Foto: Ricard. M. G.

Utilizamos fibra óptica cristalina como elemento conductor desde los captadores solares hasta los emisores interiores y el software de control permitirá diferentes modos de funcionamiento usando protocolos DALI. La superficie luminosa emitirá un flujo mezclado y variable de luz natural y artificial, éste último según las cualidades espectrales de la luz natural obtenidas con lecturas en tiempo real mediante espectrómetros y según los valores de potencia y nivel de iluminación requeridos para el conjunto de la superficie luminosa.

Permite tener una iluminación en todos los espacios de un edifico logrando optimizar la visión, así como la estimulación fisiológica y psicológica, con las características y los beneficios para la salud propios de la luz natural durante todo el día; con ello garantizamos siempre, en todo el edificio, una iluminación híbrida saludable. Durante las horas nocturnas la iluminación actuará 100% en modo artificial y sus características se adaptan a las condiciones de iluminación óptimas para el uso confortable de los espacios manteniendo los patrones de estimulación circadianos.

En la primera fase, acabada el mes de Septiembre de 2021, se ha construido la superficie luminosa híbrida que se ha instalado como elemento principal de un jardín interior que también hemos diseñado. Para hacer posible el desarrollo del prototipo y los productos de todo el proyecto, hemos integrado en el equipo de investigación a Sakma electrónics, empresa de Barcelona puntera en innovación tecnológica en iluminación LED.

Programación HHL, Sakma Electrónics. Foto: Sakma Electrónics.

En la segunda fase que desarrollaremos en 2022, se construirán los captadores solares y su conexión con la superficie luminosa mediante fibra óptica. Y finalmente, en la fase tercera en 2023, se desarrollará el software, los sensores y todos los elementos de control del sistema.

Jardín OBOS Living Lab con iluminación HHL. Foto Tomasz Majewski.

Jardín OBOS Living Lab con iluminación HHL. Foto Tomasz Majewski.

Durante este periodo de 2 años se diseñarán procesos de evaluación de los resultados obtenidos a través de las experiencias individuales de los usuarios. Nuestro objetivo final es crear un sistema de iluminación que sea saludable para todos los usuarios, será como tener una superficie de cielo iluminando cada espacio y que nos conecta emocionalmente con el exterior.

En los próximos años evaluaremos su aceptación por parte de los usuarios del edificio mediante la monitorización del jardín y mediante la realización de diversos workshops. Realmente, me gustaría que en el futuro no tuviéramos que distinguir entre luz natural y artificial, que pudiéramos proyectar la iluminación interior de nuestros edificios con la mejor luz posible para el bienestar y el confort humano, la luz HHL, una Iluminación híbrida centrado en la salud.