004 b Soleamiento: La Carta Solar Arquitectura Sustentable IC2022

Clase 4 2022

Arquitectura Sustentable MGTR. ARQ. LUIS FERNANDO RUANO PAZ

Agenda 1. Tema 4b: Soleamiento ▪ La Carta Solar 2. Asignación tarea 4: Cálculo de fechas en carta solar

1

La Carta Solar

La Carta Solar • Solsticios y equinoccios marcan los comienzos de las cuatro estaciones 21 MARZO EQUINOCCIO DE PRIMAVERA día y la noche con igual duración

21 DICIEMBRE SOLSTICIO INVIERNO

21 JUNIO SOLSTICIO VERANO día más largo del año

día más corto del año

21 SEPTIEMBRE EQUINOCCIO DE OTOÑO día y la noche con igual duración

La Carta Solar • Solsticios y equinoccios

Verano 21 junio

Invierno 21 diciembre

Otoño 21 septiembre

Primavera 21 marzo

La Carta Solar • Declinaciones

Mediodía del equinoccio de otoño y primavera

Mediodía del solsticio de verano

Mediodía del solsticio de invierno

La Carta Solar • Declinaciones

La Carta Solar • Las Estaciones

La Carta Solar • Recorrido aparente del sol > Para comprender mejor la incidencia del Sol sobre la Tierra, y para el estudio del asoleamiento en arquitectura y el urbanismo, suponemos que la Tierra está inmóvil y el Sol se mueve a su alrededor (teoría geocéntrica) Bóveda celeste

Recorrido aparente del sol Observador Plano del horizonte (Ecuador)

La Carta Solar • Recorrido aparente del sol > Si se quiere conocer la ubicación del Sol en un determinado día y hora, respecto al observador, es necesario utilizar las coordenadas celestes. Ángulo Azimutal Solar, es el ángulo horizontal con relación entre la dirección del norte y un punto en el círculo del horizonte (en sentido de las agujas del reloj)

Ángulo de Altitud Solar, es el ángulo vertical entre el plano del horizonte y la línea que une el sol con el observador

La Carta Solar • Recorrido aparente del sol > El recorrido del sol durante el día, traza arcos semicirculares alrededor de la Tierra.

La Carta Solar

• Recorrido aparente del sol > En estos recorridos se aprecia que la salida y puesta del Sol de Este a Oeste corresponde a los equinoccios. > Y en los solsticios un desplazamiento paralelo al recorrido anterior, que provoca una modificación de las horas del día.

• Verano: amanece más temprano > más horas de luz (12 horas de luz)

• Invierno: amanece más tarde > más horas de oscuridad (11 horas de luz)

La Carta Solar • Recorrido aparente del sol

http://www.astroyciencia.com/2012/01/06/los-movimientos-de-las-estrellas/

La Carta Solar • Recorrido del sol > El camino que el Sol recorre en el cielo a lo largo del año se denomina analema.

La Carta Solar • Recorrido del sol

La Carta Solar

SIMULADOR DE MOVIMIENTOS DEL SOL NEBRASKA - LINCOLN UNIVERSITY

La Carta Solar • Métodos de análisis Existen tres formas de conocer y analizar el comportamiento solar: 1. Métodos gráficos: Se clasifican según el sistema de proyección de la trayectoria solar en: • Cartas de proyección estereográfica, ortogonal, gnomónica y cilíndrica.

2. Métodos matemáticos: Balances de energía, análisis y evaluación de materiales constructivos y su transferencia térmica, diseño de sistemas y dispositivos solares activos, etc.

3. Modelos físicos de simulación: Maquetas y heliodones

La Carta Solar • Métodos de gráficos

La Carta Solar • Métodos de gráficos

La Carta Solar • Métodos de gráficos

Carta estereográfica

Carta ortográfica

La Carta Solar • Métodos de gráficos

Carta gnomónica Carta cilíndrica

La Carta Solar • Métodos de gráficos

La Carta Solar • Modelos para recorrido del sol > Los modelos tridimensionales son útiles en la comprensión de la compleja geometría de ángulos solares. Por simplicidad sólo las rutas de sol para 21 de junio, 21 de marzo /septiembre y 21 de diciembre se muestran. Ecuador a 0° Trópico de Cáncer a 23.5 ° (24 °)

Círculo Polar Ártico a 63.5 ° (64 °)

Polo Norte a 90 °

La Carta Solar • Diagramas de trayectoria horizontal > La bóveda celeste, tiene una red de líneas de altitud y azimut dibujadas en ella, tiene líneas de latitud y longitud.

Líneas de latitud

Líneas de longitud Líneas de recorrido solar

La Carta Solar • Derivación de los diagramas de la trayectoria solar horizontal y vertical > La bóveda celeste tiene una rejilla de azimut, una rejilla de altitud, y los recorridos solares para cada mes del año.

Cuando las trayectorias de sol se representan en una proyección horizontal de la bóveda celeste, obtenemos un diagrama de recorrido solar.

La Carta Solar • Carta Solar Latitud 36° N

La Carta Solar • Carta Solar Latitud 14° N

La Carta Solar • Diferentes Cartas Solares de acuerdo a ubicación

Barcelona Ubicación: 41°18”07’ N 2°05”31’ E

Paris Ubicación: 49.5° N 2.2° E

Círculo polar ártico Ubicación: 66.5° N

La Carta Solar • Diferentes Cartas Solares de acuerdo a ubicación

Polo Norte Ubicación: 90° N

Trópico del Cáncer Ubicación: 23.5° N

Ecuador Ubicación: 0°

La Carta Solar • Posición de Guatemala con respecto al Ecuador y al meridiano de Greenwich.

Latitud: 14°37” N

Longitud: 90°33” O Longitud: -90°33”

+

La Carta Solar • Posición Geográfica > Cabeceras departamentales de Guatemala

La Carta Solar • Posición Geográfica > Cabeceras departamentales de Guatemala

La Carta Solar Posición Geográfica G UAT E MALA

La Carta Solar • Soleamiento en Guatemala

Inclinación solar máxima en verano

Ángulo total de radiación solar

Inclinación solar máxima en invierno

La Carta Solar

CÓMO ENTENDER UNA CARTA SOLAR

La Carta Solar • Cómo entender una Carta Solar • Acimut > Ángulos exteriores determinan el ángulo acimutal. > Medido a partir del Norte y en sentido de las agujas del reloj

55°

La Carta Solar • Cómo entender una Carta Solar • Altitud > Los círculos concéntricos determinan la altitud del sol, y se miden hacia arriba desde el horizonte (0º) al cenit (90º).

65°

La Carta Solar • Cómo entender una Carta Solar • Fecha > Las líneas horizontales representan el Día y Mes siendo la curva superior la correspondiente al solsticio de verano, la inferior la del solsticio de invierno y las intermedias las parejas de meses entre esas fechas.

21 abril

La Carta Solar • Cómo entender una Carta Solar • Hora > Las líneas verticales representan las horas de soleamiento, siendo la vertical del centro la de las 12:00, hacia la derecha las horas de la mañana de una en una y hacia la izquierda las de la tarde.

10 am

La Carta Solar • Carta Solar Estereográfica

La Carta Solar • Software > Ecotect Analysis

http://usa.autodesk.com/ecotect-analysis/

La Carta Solar • Software > Solardat

http://solardat.uoregon.edu/

La Carta Solar • Software > Sunearthtools

http://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php?lang=es

La Carta Solar • Software > SunCalc

http://suncalc.net/#/14.5949,-90.4837,18/2016.03.15/10:00

La Carta Solar • Software > 3D Sun-Path

http://andrewmarsh.com/apps/staging/sunpath3d.html

La Carta Solar • Software > 3D Sun-Path

La Carta Solar • Ejemplo: Encontrar los ángulos de azimut y altitud, para las siguientes fechas y horas: > 21 diciembre, 10 am > 21 junio, 10 am > 21 diciembre - Azimut: 142° - Altitud: 42° > 21 junio - Azimut: 67° - Altitud: 60°

67°

60°

42°

142°

La Carta Solar • Ejemplo:

21 diciembre 10 am

21 junio 10 am

2

Tarea

La Carta Solar • Tarea: Encontrar los ángulos de azimut y altitud, para las siguientes fechas y horas: > 21 agosto 14:30 > 21 marzo 8:30 > 21 noviembre 16:00 Subir Carta Solar “digital”, dibujada con las 3 fechas, al portal Para el lunes 30/5 hasta las 8:30 am