EL SOLEAMIENTO PDF - Copy.pdf

7/23/2019 EL SOLEAMIENTO PDF - Copy.pdf

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Universidad Nacional de Crdoba

FACULTAD DE ARQUITECTURA, URBANISMO Y DISEO

Introduccin a la Tecnologa B

Creditos:

ayudantes alumnos:Gabriel Lecuona, Rafael Mndez, Diego Conti, Manuel Salinas, Manuel Rosados

EL CLIMA

El soleamiento Generalidades sobre el clima

La energa Solar. Movimiento de la Tierra. Coordenadas Terrestres y Celestes. Recorrido aparente del Sol. Cartas solares. Obstrucciones solares y aplicaciones Ejercicios y grficos, Bibliografa Anexos: Clculo informtico. Hora solar y relojes de sol. Cita de Vitrubio.

Generalidades sobre el clima (resumen del tema)

El clima es la descripcin del ambiente exterior en un lugar determinado. Losparmetros fsicos que definen el ambiente exterior se denominan elementos delclima, destacando:

Temperatura del aire Humedad del aire Viento Soleamiento Nubosidad

Meteoros (lluvia, nieve, nieblas...)

Las causas que provocan los elementos climticos en un lugar determinado sedenominan factores del clima, entre las que podemos mencionar:

Latitud del lugar Altitud y relieve Tipo de terreno, masas de agua o vegetacin Obstrucciones solares y elicas

Los climas se definen segn sus variables espaciales y temporales. La escalageogrfica permite la clasificacin de climas y microclimas, considerando almicroclima como la definicin del clima de un lugar muy concreto, que permite ladeterminacin detallada y ampliada de parmetros ambientales caractersticos:

El estudio temporal del clima se realiza por medio de tcnicas estadsticas, por sucarcter variable y aleatorio, para poder determinar sus valores medios y extremos, yadems, para definir las fluctuaciones en ciclos diarios o anuales.


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La energa solar

El Sol es el motor del clima. La energa solar captada por la tierra, y posteriormentedisipada como irradiacin infrarroja, determina el calentamiento o enfriamiento delaire, la cantidad de agua evaporada o precipitada, y las diferencias de presin que

provocan vientos y brisas.

La radiacin solar se genera por la superficie incandescente (5.700 Centigrados) delSol, una estrella "enana" de 1,4 millones de Km de dimetro. La radiacin recorre150 millones de Km hasta llegar al exterior de la atmsfera de la Tierra, incidiendocon una intensidad constante de I0 = 1353 W/m = 1163.58 Kcal/m2 = 0.1454 m3 degas natural , llamada constante solar de la radiacin extraterrestre.

Espectro de la radiacin emitida por el sol, la recibida en la superficie de la tierra, y laemitida por superficies a baja temperatura.

La Radiacin solar que llega a la superficie de la tierra no suele superar los 1000W/m, debido a la absorcin y reflexin de la atmsfera, y a la inclinacin de losrayos solares. Toda la energa radiante absorbida por la cara soleada de la tierra seequilibra con la irradiacin infrarroja que toda la superficie de la tierra reenva alespacio.

Ejemplos de captacin solar e irradiacin nocturna


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Movimiento de la Tierra

La tierra realiza una rbita anual casi circular en torno al sol. Como curiosidad, laligera excentricidad de la rbita hace que en diciembre se reciba casi un 4% ms de

radiacin que en junio. La tierra realiza una rotacin diaria sobre s misma, con laimportante caracterstica que el plano del Ecuador no es paralelo al plano de laelptica, sino que forman un ngulo constante de unos 23,5. O lo que es lo mismo,el eje de rotacin de la tierra tiene una inclinacin de 23,5 con respecto alplano de la elptica o de traslacin alrededor del sol.

La declinacin es el ngulo que forma el rayo solar con el plano del ecuador encada poca del ao, determinando las estaciones climticas. En el caso delhemisferio sur, las principales fechas estacionales son:

Equinoccio de primavera 21 de septiembre Declinacin = 0Solsticio de verano 21 de diciembre Declinacin = +23,5

Equinoccio de otoo 21 de marzo Declinacin = 0Solsticio de invierno 21 de junio Declinacin = -23,5


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El solsticio de verano es el da con ms horas de sol y con el mximo soleamientodel hemisferio, aunque las temperaturas mximas se retarden aproximadamente unmes, desfase producido por el almacenamiento de calor en la tierra.

En los equinoccios la noche dura igual que los das, y amboshemisferios reciben igual cantidad de soleamiento, marcandoel cambio de estacin.

El solsticio de invierno es el da ms corto y consoleamiento mnimo, con temperaturas mnimas a finales deenero. En el hemisferio sur el proceso es idntico pero con undesfase de 6 meses.

Coordenadas terrestres

Cualquier punto de la tierra se puede localizar por sus coordenadas globales,denominadas Latitud ()y Longitud (L), correspondientes a su paralelo y meridianorespectivamente.

La latitud se mide por su elevacin en grados respecto al ecuador, considerandoel polo norte como =90 N y el polo surcomo =90 S.Son paralelos de referencia del hemisferio norte:

Paralelos Latitud CaractersticasPolo Norte 90 N A partir del equinoccio de otoo (hemisferio Sur) luce el

sol durante 6 meses (verano rtico).Crculo polar Artico 66.5 N

(90-23.5)En el solsticio de verano (hemisferio Norte) luce el sol las24 horas (sol de medianoche)

Trpico de Cncer 23.5 N En el solsticio de verano (hemisferio Norte) el sol est enposicin cenital (radiacin perpendicular al suelo)

Ecuador 0 N/S En los equinoccios al medioda el sol est en el cenit.

Son paralelos de referencia del hemisferio sur:

Paralelos Latitud CaractersticasPolo Sur 90 S A partir del equinoccio de primavera (hemisferio Sur)

luce el sol durante 6 meses (verano Antrtico).Crculo polar

Antrtico

66.5 S

(90-23.5)

En el solsticio de verano (hemisferio Sur) luce el sol las

24 horas (sol de medianoche)Trpico deCapricornio

23.5 S En el solsticio de verano (hemisferio Sur) el sol est enposicin cenital (radiacin perpendicular al suelo)

Ecuador 0 N/S En los equinoccios al medioda el sol est en el cenit.


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S

W

Eje

Ecuador

Lat.E

Long.

W

GreenwichLong 0

Polo N

La longitud es el ngulo que forma elmeridiano del lugar con el meridiano 0de referencia que pasa por Greenwich(Londres). La longitud media decanarias es de 15 Oeste. Es de

inters para calcular el medioda local(instante en que el sol tiene la alturamxima) a partir de la hora solarmedia, comn para un uso horario de15 de ancho (360 / 24 horas = 15/hora).

Como resumen, slo falta indicar laaltitud de un lugar junto con suscoordenadas terrestres para situarcualquier punto de la tierra. Comoejemplo, la Facultad de Arquitectura de

Crdoba se localiza en:Lat = 3125'09.48"S, Long = 6411'17,67"O, Alt= 410m.

Coordenadas Celestes

Para el estudio del soleamiento en laarquitectura y el urbanismo interesarecuperar el concepto antropocntrico deluniverso, suponiendo que el sol realiza surecorrido por una bveda celeste, del cualsomos el centro.

Los puntos singulares de la bveda ohemisferio celeste seran el punto ms alto ocenit (nadir sera el punto opuesto), y elplano del horizonte con las orientaciones principales (N, S, E y W).

Las coordenadas celestes permiten localizar cualquier punto del hemisferio por suAltura (A) sobre el horizonte y su Azimut (Z) o desviacin al este u oeste del Norte.Recorrido aparente del sol

EQUINOCCIOS: El recorrido solar, el 21 de marzo y septiembre, se caracteriza

porque el Orto (Amanecer) coincide con el Este, a las 6:00 horas, y el Ocaso(puesta de sol) con el Oeste, a las 18:00 horas, con una duracin total de 12 horas(equinoccio = igual noche).

Otro dato fundamental es que al medioda (12:00 hora solar) el sol se halla sobre elNorte, con Azimut Z = 0, y formando con el Cenit un ngulo igual a la Latitud , demanera que se puede calcular la altura solarcomo A = 90 - .

SE

ZN


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S

E

N

Cenit

W

A

Orto

MediodaEquinoccio

Ocaso

Los recorridos solares diurnos son arcos de crculo perfectos, cuyo eje coincide conel de la tierra. El sol recorre 360 en 24 horas, correspondiendo a cada hora unngulo horario =15. Los equinoccios son los nicos das que el recorrido diurno esde 12 horas exactas, como se ver a continuacin.

Como ejemplo para Crdoba, con una latitud de 3125 S, el 21 de marzo yseptiembre al medioda la altura del sol ser A = 90 - 31 = 59.

SOLSTICIO DE VERANO: El recorrido solar del 21 de diciembre se caracterizaporque al medioda (12:00 hora solar), cuando el sol se halla sobre el Norte, seforma con el Cenit un ngulo igual a la Latitud menos la declinacin ( = +23,5), de manera que se puede calcular la altura solarcomo A = 90 - + 23,5.Como ejemplo para Cordoba, con una latitud de 31 S, el 21 de diciembre almedioda la altura del sol ser A = 90 - 31 + 23,5 = 82,5, casi en el cenit.El recorridosolar diurno es un arco de crculo paralelo al recorrido equinoccial, que al estar maslevantado sobre el horizonte provoca que el da dure ms de 12 horas. En el casode Cordoba, el da llega a durar 14 horas. Por ltimo, el azimut del Orto (Amanecer)se produce entre el Este y el Noreste, exactamente a Z=117 E, y el azimut delOcaso (puesta de sol) se produce mas all del oeste, a Z=117 W.

S

E

N

Cenit

W

A

MediodaSolsticioVerano


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SOLSTICIO DE INVIERNO: El recorrido solar del 21 de junio se caracteriza porqueal medioda (12:00 hora solar), cuando el sol se halla sobre el Norte, se forma conel Cenit un ngulo igual a la Latitud + la declinacin ( = + 23,5), de maneraque se puede calcular la altura solarcomo A = 90 - - 23,5. Como ejemplo para

Cordoba, con una latitud de 31 S, el 21 de diciembre al medioda la altura del solser A = 90 - 31 - 23,5 = 35,5, ms cerca del horizonte que del cenit.

El recorrido solar diurno es un arco de crculo paralelo al recorrido equinoccial, peromas prximo al horizonte, provocando que el da dure menos de 12 horas, que enel caso de Cordoba el da no llega a durar 10 horas.

Por ltimo, el azimut del Orto (Amanecer) se produce entre el Este y el Sudeste,exactamente a Z=62 E, y el azimut del Ocaso (puesta de sol) se produce antes deloeste, a Z=62 W.

S

E

N

Cenit

W

A

SolsticioInviernoMedioda


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Sitios de interes donde podas bajar software vinculado al estudio delsoleamiento, cartas solares, protecciones, etc.

http://www.labeee.ufsc.br/downloads/tabela_software.html

http://ecotect.com/

http://editorial.cda.ulpgc.es/ambiente/

La hora solar y los relojes de sol

Nuestros relojes marcan la hora legal, que suele diferir bastante de la hora solarreal, es decir, aquella cuyo medioda coincide con la culminacin del recorrido solar,

que es precisamente la que indican los relojes solares.Para determinar la hora solar real a partir de la hora legal se precisa el siguienteproceso:

Hora solar = hora legal + C + L + ESiendo:C = Cambio horario estacional, de -1:00 horas en invierno y de -2:00 horas enveranoL = 0:04 (Longitud central de la zona horaria - Longitud del lugar) [minutos]E = Ecuacin del tiempo, segn la tabla adjunta, por la variacin de rbita terrestre.

-15

-10

-5

0

5

10

1520

E F M A M J J A S O N D E

Por ejemplo, la hora solar real a las 12:00 hora legal del 1 de agosto en

Fuerteventura, con longitud 14 W, sera:Hora solar = 12:00 - 2:00 + 0:04 (15-14) - 0:06 = 9:58 horas

Los relojes de sol son sencillos de construir, ya que slo precisan de una varilla onomn perfectamente orientada de sur a norte, con una inclinacin sobre lahorizontal igual a la latitud del lugar, es decir, paralela al eje de la tierra. La sombragira exactamente 15 cada hora, en cualquier poca del ao, y al medioda solar realindicar la direccin norte-sur.


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Hay que tener precaucin con la orientacin de la brjula magntica, que no coincidecon la real debido a la declinacin magntica, que vara segn las regiones y losaos. En Canarias, el norte real est desviado unos 10 al este del norte magntico.


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Cita de VitrubioFue arquitecto de Julio Csar durante su juventud, y al retirarse del servicio entr en la arquitecturacivil, siendo de este periodo su nica obra conocida, la baslica de Fanum (en Italia). Es el autor deltratado sobre arquitectura ms antiguo que se conserva y el nico de la Antigedad clsica, DeArchitectura, en 10 libros (probablemente escrito entre los aos 23 y 27 adC). Inspirada en tericoshelensticos, la obra trata sobre rdenes, materiales, tcnicas decorativas, construccin, tipos de

edificios, hidrulica, mecnica y gnomnica (Libro IX).Extracto de "Compendio de los diez libros de arquitectura de Vitrubio" de la versin en francs deClaudio Perrault, traducido al castellano por Joseph Castaeda (Madrid, 1761).

DE VITRUVIO.LIBRO PRIMERO.CAPTULO TERCERO.ARTCULO SEGUNDO:De la Posicin de los Edificios

Despus de haber elegido un paraje sano, se debe delinear demarcar las calles, conforme al aspecto mas ventajoso del

Cielo. La mejor posicin ser de modo que los aires no enfilenlas calles en aquellos parajes en que fuesen muy fros y

extraordinariamente impetuosos.

La posicin de una Ciudaddepende de su situacin

relativa al CieloY respecto a los aires

El aspecto de las Casas particulares se hace cmodo pormedio de aberturas que de varios modos se practican en ellaspara recibir aire y darles luces, conforme la condicin de laspiezas que tiene la Fabrica. Y as las Despensas, Bodegas,Graneros, y generalmente todas las piezas destinadas paraencerrar y guardar algunas cosas, deben exponerse hacia el

Septentrion y recibir poco Sol.

La posicin de las Casas y

de sus partes pende dedos cosas, saber:

I. De sus calidades y usos,segn los cuales se deben

situar diversamente.Lugares para encerrar

frutosLa variedad de los destinos que se da las partes quecomponen las Fabricas piden tambin variedad en su

posicin. Las Piezas Salas en que coman los antiguos entiempo de Invierno y sus Baos miraban cia el Poniente deInvierno, cuya posicin las hacia mas calientes, respecto de

herirlas el Sol en aquella misma hora de da en que

acostumbraban servirse de ellas

Salas de comer enInvierno y Baos

Las Bibliotecas deben estar al Levante, porque su uso pide laluz de la maana: adems que los Libros, si miran hacia esta

parte, no se maltratan tanto como en las Bibliotecas quemiran hacia el Medioda y Poniente, en donde estn massujetos gusanos y cierta humedad que los enmohece.

Bibliotecas

Las Piezas Salas de comer en la Primavera y en el Otoadeben mirar al Oriente, para que estando al abrigo de la

mayor fuerza del Sol, que es al tiempo que se pone, se hallentempladas cuando es preciso servirse de ellas.

Salas de comer enPrimavera y Otoo

Los cuartos de Verano mirarn al Septentrional, para queestn mas frescos.

cuartos de Verano

Este aspecto no es menos propio para los Gabinetes dePinturas y Obradores de Pintores; pues la igualdad de la luz

que se goza en ellos en cualquier hora del da mantiene loscolores siempre en un mismo estado.

Los Gabinetes de Pinturas

y Obradores de PintoresNo menos atencin merecen los diversos Pases, en que los

Edificios, por los excesos de calor fro, requierensituaciones, posiciones y disposiciones diversas. En los

Pases Septentrionales deben estar la Casas abovedadas,tener pocas aberturas, y estar vueltas hacia las partes delMundo en donde mas reuna el calor; y al contrario, en lasRegiones calurosas y Meridionales deben tener grandes

aberturas que miran al Septentrional, para que el arte y laindustria remedien las incomodidades que tienen los sitios por

naturaleza

II. De la naturaleza de losPases


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