Por Jose Luis Aguirre Gas, académico de la facultad de arquitectura de la Universidad Anáhuac México

En una edificación, los elementos constructivos que separan el interior del exterior —como las fachadas, el basamento y el techo— constituyen la envolvente constructiva. Este conjunto es el encargado de interactuar con el medio ambiente físico-climático y con el asoleamiento. En su diseño, que representa la piel del edificio, es crucial el componente energético, pues la envolvente regula los aspectos térmicos, lumínicos, ambientales y energéticos del inmueble.

La arquitectura no debe ser únicamente función y forma, sino que debe incorporar la energía desde su concepción hasta el diseño de detalle. La envolvente constructiva debe integrar estos tres conceptos: Función, Forma y Energía (F + F + E). Dentro de la envolvente, el diseño de las fachadas debe responder a las necesidades funcionales internas, al carácter estético y al comportamiento energético. La forma y los materiales deben permitir el control climático y del asoleamiento.

Existe un elemento que a menudo se pasa por alto: el techo, cubierta, azotea o la llamada “quinta fachada”, parte esencial de la envolvente que varía según el tipo de edificio. Podemos distinguir entre edificaciones con cubiertas ligeras —como fábricas, mercados o bodegas— y aquellas con azoteas utilizables, como las viviendas y edificios de varios niveles.

La utilización de las azoteas es valiosa, especialmente en ciudades densificadas donde los espacios abiertos son limitados. Históricamente, existen ejemplos destacados que aprovechan estos espacios, como el Alcázar del Castillo de Chapultepec, el Palacio de Versalles o la ciudad de Ghardaia. También hay ejemplos contemporáneos, como el Museo de Oakland, en California.

A través de tragaluces instalados en las cubiertas, era posible captar luz natural. Lo mismo ocurría en atrios techados con uso específico —como áreas de reunión o convivencia—, presentes en obras como el Familisterio de Guisa o la Galería Nacional de Arte en Washington D. C.

Considerar la utilización y el diseño adecuado de las cubiertas y azoteas es clave, por su contribución a la sustentabilidad y al uso de energías renovables. Desde el punto de vista térmico, la “quinta fachada” representa tanto la mayor ganancia como la mayor pérdida de calor. El uso de aislamientos térmicos y la elección del color del acabado son factores clave para reducir las cargas térmicas. La incorporación de tragaluces también reviste gran relevancia.

En edificios con cubiertas de gran superficie, basta con que el 5 % sea traslúcida para alcanzar una iluminación promedio de 150 lux bajo cielo despejado. En otras edificaciones, como oficinas, se puede lograr iluminación natural mediante atrios con cubiertas traslúcidas.

Aunque la luz natural puede dañar obras en museos, un diseño adecuado permite el ingreso de luz difusa sin rayos directos, como en el Museo Kimbell. Las tiendas departamentales de principios del siglo XX aprovechaban mejor la luz natural en contraste con la dependencia actual de luz artificial, que incrementa el consumo de energía eléctrica.

Las azoteas utilizables, cuando estructuralmente viables, ofrecen espacio para actividades al aire libre. Se pueden incorporar zonas verdes ornamentales o productivas, que ayudan a mitigar el efecto de isla de calor. En Ciudad de México, el programa de certificación “PECES” fomenta la creación de estas áreas.

Otra ventaja relevante de las cubiertas es la captación de agua pluvial. El agua recolectada puede usarse en muebles sanitarios o riego, lo que representa hasta el 50 % del consumo doméstico total, reservando el agua potable para consumo humano directo.

El calentamiento solar de agua es otra fuente energética útil, desde instalaciones deportivas y comerciales hasta edificios residenciales. La superficie de captación debe ajustarse al volumen de agua requerido. Los colectores solares deben orientarse e inclinarse adecuadamente, y el sistema debe contar con almacenamiento térmico. En algunas zonas, se requiere un sistema auxiliar.

Esto representa un reto de diseño, ya que también se debe cuidar el aspecto estético. El aporte energético puede variar entre 60 % y 100 % según el clima. Los sistemas de calefacción hidrónica solar pueden cubrir hasta el 70 % de las necesidades térmicas en climas templados o fríos.

El uso de paneles fotovoltaicos mejora el potencial de reconversión. Hoy en día, un panel estándar genera entre 600 y 800 watts. Su correcta orientación e inclinación es esencial para maximizar la eficiencia.

Dado que el almacenamiento eléctrico aún es costoso, lo más recomendable es la conexión a la red local con medidor bidireccional. Así, la energía excedente se vierte a la red y puede representarse un ahorro significativo, incluso consumo nulo de energía convencional bajo esquemas tarifarios específicos.

En edificios de gran escala, el aporte energético puede ser alto. Estos sistemas pueden amortizarse en 3 a 5 años y contribuyen a reducir el uso de combustibles fósiles y la huella de carbono.

Todos estos elementos deben integrarse formal y funcionalmente, lo que exige un diseño arquitectónico que considere tanto el espacio como la estética. Esto aplica a nuevas construcciones y a la reconversión de edificios existentes, generando beneficios sociales, económicos y ambientales, optimizando espacios subutilizados, reduciendo el consumo energético y mejorando la sostenibilidad urbana.