Evaluación y Optimización del Consumo Energético en Iluminación Mediante La Relación Ventana-Muro (WWR) Para Mejorar El Confort Lúmico en Viviendas Prefabricadas Donadas Por La Fundación Mujer y Hogar | Evaluation and Optimization of Energy Consumption in Lighting through the Window-to-Wall Ratio (WWR) to Enhance Visual Comfort in Prefabricated Dwellings Donated by the Fundación Mujer y Hogar

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Este trabajo desarrolla un análisis del comportamiento energético en iluminación natural de una vivienda prefabricada, tomando como única variable de intervención la relación ventana-muro (WWR). El estudio se centró en una unidad habitacional construida por la Fundación Mujer y Hogar, con geometría modular y aplicación en contextos urbanos de clima cálido. A partir de un modelo tridimensional validado, se realizaron múltiples configuraciones de WWR desde el 0 % hasta el 100 %, en incrementos del 10 %, manteniendo constantes las demás condiciones físicas y operativas. El procedimiento de simulación se llevó a cabo mediante DesignBuilder, integrando bases climáticas de Bucaramanga y parámetros normativos definidos por RETILAP y RETIE. Los escenarios permitieron identificar los umbrales mínimos y máximos de rendimiento lumínico sin recurrir a sistemas artificiales. Se observó que relaciones inferiores al 30 % no permiten alcanzar niveles funcionales de iluminancia natural, mientras que valores superiores al 70 % generan sobreiluminación, afectando el confort visual. El rango comprendido entre el 50 % y el 60 % evidenció un desempeño eficiente y estable, cumpliendo con los niveles mínimos de iluminancia exigidos y garantizando una distribución adecuada de la luz. Desde el punto de vista energético, se estimó una reducción de hasta el 60 % en el consumo mensual destinado a iluminación artificial, con un ahorro anual aproximado de 650 kWh por vivienda. Los resultados confirman que la proporción ventana-muro es un parámetro de diseño determinante y fácilmente ajustable en sistemas constructivos prefabricados, con potencial de aplicación en procesos de mejora habitacional en sectores de alta radiación. Se sugiere su incorporación como criterio técnico en fases de diseño temprano para proyectos de vivienda social.

This work develops an analysis of the energy performance in natural lighting of a prefabricated dwelling, considering the window-to-wall ratio (WWR) as the only intervention variable. The study focused on a housing unit built by the Fundación Mujer y Hogar, with modular geometry and applications in urban contexts of warm climates. Based on a validated three-dimensional model, multiple WWR configurations were tested from 0% to 100% in 10% increments, while keeping all other physical and operational conditions constant. The simulation procedure was carried out using Design Builder, integrating climate databases from Bucaramanga and regulatory parameters defined by RETILAP and RETIE. The scenarios allowed the identification of minimum and maximum thresholds of luminous performance without resorting to artificial systems. It was observed that ratios below 30% do not achieve functional levels of natural illuminance, while values above 70% produce over-illumination, affecting visual comfort. The range between 50% and 60% showed efficient and stable performance, meeting the minimum illuminance levels required and ensuring an adequate distribution of light. From an energy perspective, a reduction of up to 60% was estimated in monthly consumption for artificial lighting, with an approximate annual saving of 50 kWh per dwelling. The results confirm that the window-to-wall ratio is a decisive and easily adjustable design parameter in prefabricated construction systems, with potential applications in housing improvement processes in high-radiation areas. Its incorporation is suggested as a technical criterion during early design stages for social housing projects.

Introducción 18 Marco Referencial 21 Referentes Conceptuales 21 Estado del Arte y Antecedentes 21 Normativa 23 Justificación 28 Objetivos 30 Objetivo General 30 Objetivos Específicos 30 Diseño Metodológico 31 Metodología 31 Diseño Metodológico 33 Resultados Esperados 36 Principios y Criterios Técnicos 36 Revisión Normativa Nacional 36 Fundamentos Técnicos del WWR 39 Hallazgos en literatura Científica 41 Implicaciones Para el Caso de Estudio 42 Evaluación de Iluminancia y Demanda Energética 43 Caracterización de la Vivienda 43 Modelado Digital en DesignBuilder 46 Evaluación del Consumo Energético por Iluminación 50 Simulación de Iluminancia 52 Modelos Virtuales 52 Simulación de Iluminancia Medida en Cada Espacio (lux) 55 Consumo Energético por Iluminación Según el WWR 66 Conclusiones 68 Recomendaciones 70 Referencias Bibliográficas 71

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Magíster en Recursos Energéticos