ASOLEAMIENTO 2010

[2010] ASOLEAMIENTO CONTENIDO 1. Introducción al tema 2. Nociones fundamentales ‐ Recorrido aparente del sol ‐ Coordenadas solares ‐ Hora solar ‐ Hora legal 3. Radiación solar Radiación directa, difusa y global. Cielo claro y cielo medio Efectos de la radiación solar 3.1. Radiación solar recibida por planos verticales y plano horizontal: valores diarios y horarios. 3.2. Radiación recibida por los planos verticales y plano horizontal: valores instantáneos 4. Métodos de estudios de asoleamiento 4.1. Métodos instrumentales 4.2. Método computacional: software HELIODON 4.3. Método gráfico: 4.3.1. Proyección estereográfica para estudio de asoleamiento ‐ Asoleamiento de un plano vertical ‐ Sin obstrucción ‐ Asoleamiento de planos de referencia ‐ Con obstrucción de un edificio ‐ Con alero recto ‐ Con alero cuyo borde no es paralelo al plano de fachada ‐ Asoleamiento de un plano horizontal ‐ Asoleamiento de un plano inclinado ‐ Asoleamiento de un espacio exterior ‐ plano horizontal 4.3.2. Método gráfico para estudio de Sombras ‐ Trazado de sombras ‐ Sombra arrojada por un edificio Determinación de la distancia entre un edificio y un punto para evitar el sombreamiento en ese punto. ‐ Por trazado de sombras ‐ Por proyección estereográfica desde el punto P Representación de proyección de sombras con intersección de planos verticales 5. Pautas de asoleamiento _ Evaluación 6. Estudio de casos reales ‐ Caso 1 Conjunto Habitacional Cuareim ‐ Caso 2 Edificio de apartamentos 3 niveles. 7. Bibliografía

Acondicionamiento Térmico

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1. Introducción al tema La necesidad de conocer cuándo un espacio exterior, una fachada, un local, recibe o no recibe sol se relaciona directamente con la existencia de un período frío y un período caluroso en el país; hay necesidad de protegerse de la radiación solar en verano, produciendo sombras y es beneficiosa aprovecharla en invierno, logrando el asoleamiento de los espacios interiores y exteriores. ¿Qué es asoleamiento? Estudio que nos permite determinar en qué períodos del año y en qué momentos un espacio urbano o los distintos planos de un edificio reciben radiación solar directa. ¿Por qué y para qué se realiza un estudio de asoleamiento? Es necesario conocer en qué momentos, durante cuánto tiempo y qué cantidad de energía reciben los planos para evaluar el desempeño de los espacios y así poder diseñarlos de acuerdo a los parámetros de confort y al uso racional de la energía. Los trazados permiten no sólo verificar situaciones, sino dimensionar o ajustar el diseño por lo que este estudio es una herramienta importante en la etapa de anteproyecto. También es una herramienta que nos permite mejorar la calidad de los espacios ya construidos, de tal manera que podamos controlar la energía cuando no sea necesaria y aprovecharla cuando sea beneficiosa.

2. Nociones fundamentales 2.1. Recorrido aparente del sol Aunque todos sabemos que la Tierra gira sobre su eje y además describe una órbita alrededor del sol, consideramos que estamos en un lugar fijo y que es el sol el que se mueve. Al recorrido aparente del sol en la bóveda celeste, se le da el nombre de trayectoria solar; el sol tiene un paso diario o trayectoria que realiza cada día, pero que no es igual todos los días, sino que varía a lo largo del año. Cada latitud de la Tierra tiene un grupo de trayectorias solares a lo largo del año que la caracterizan. La existencia de las estaciones se debe a que el eje de rotación de la tierra no es siempre perpendicular al plano de su trayectoria de traslación con respecto al sol, sino que forma un ángulo variable dependiendo del momento del año en que nos encontremos.

Figura 1. Trayectoria de la Tierra alrededor del Sol.

Hay sólo dos días del año en los que el eje de rotación es perpendicular al plano de traslación: el equinoccio de primavera (21 de septiembre) y el equinoccio de otoño (22 de marzo), el día dura exactamente lo mismo que la

Facultad de Arquitectura ‐ UR

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noche y el sol sale exactamente por el este y se pone por el oeste. Cuando el sol está más alejado del plano del ecuador se llama solsticio, el de invierno 21 o 22 de junio que corresponde al día más corto y el de verano 21 o 22 de diciembre que corresponde al día más largo del año. En los solsticios es cuando se produce el cambio de duración del día, por ejemplo el del 22 de junio nos indica que los días van a ser cada vez más largos y el sol alcanza cada vez mayor altura al mediodía. En cambio, el 22 de diciembre comienzan los días a acortarse hasta el 22 de junio. En consecuencia, el sol calienta en forma desigual el planeta Tierra según las latitudes y las épocas del año, creando las diferentes zonas y estaciones climáticas. Para el estudio de la influencia del asoleamiento es necesario determinar con suficiente precisión la posición del sol en la bóveda celeste para cualquier localidad, fecha e instante del día. La localidad queda determinada según su latitud, que es el plano que corta el eje polo norte ‐ polo sur y es paralelo al ecuador. Una representación corriente de las trayectorias para una latitud φ del hemisferio Sur y para un observador es como se indica en Fig. 2.

Sintetizando: la trayectoria aparente del Sol, depende de la latitud φ del lugar (Norte o Sur) y el día. Figura 2. Recorridos aparentes del Sol para tres fechas características.

El conocimiento del recorrido aparente del sol ha dado origen a métodos que permiten estudiar el asoleamiento de espacios y/o sus planos; se pueden hallar sombras arrojadas por edificios, penetración del sol en locales, momentos del año en que un espacio interior o exterior recibe sol, momentos en que una protección solar detiene los rayos del sol, etc. Así, tomando en cuenta si es invierno o verano se puede evaluar si el asoleamiento es deseable o no. Los trazados permiten no sólo verificar situaciones, sino dimensionar o ajustar el diseño, por ejemplo: separación de edificios para evitar sombras arrojadas de uno sobre otros, dimensionado y ubicación de ventanas que permitan la entrada de la radiación solar, dimensionado de protecciones solares, etc.

2.2. Coordenadas solares La ubicación de un astro, en este caso el sol, se determina por las coordenadas solares que son la altura y acimut. La altura H es el ángulo formado por la recta que une el sol con el punto P y su proyección sobre el plano horizontal. El acimut Z es el ángulo formado por dicha proyección sobre el plano horizontal y la dirección N‐S; se mide a partir del N, positivo hacia el Este y negativo hacia el Oeste.

La altura máxima del sol en un día determinado se produce a la hora solar 12, momento en que el Sol cruza el meridiano del Figura 3. Representación del acimut (Z) y de la lugar. altura del Sol (H).


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En particular, para una latitud φ = 34º 50’ S se tiene:

Se observa que el sol sale por el E y se oculta por el O solamente en los equinoccios. Desde el 21 de marzo al 23 de setiembre el sol sale entre el E y el acimut Z = 61º según el día; desde el 23 de setiembre al 21 de marzo, sale entre el E y el acimut Z = 119º, según el día. La puesta es simétrica respecto a la dirección Norte.

2.3. Hora solar ‐ Hora legal El pasaje del sol por el meridiano del lugar corresponde a lo que se llama hora solar 12. La hora solar se determina por el ángulo horario del astro, suponiendo que una trayectoria de 360º se cumple en 24 horas y a cada hora corresponden 15º. Pero el pasaje del sol por el meridiano no se corresponde generalmente con la hora legal. Además si se tomara el pasaje del sol por el meridiano del lugar como base del huso horario, las localidades con diferentes longitudes (o meridianos) dentro de un mismo país tendrán distinta hora. Para la conversión de hora solar a hora legal (o viceversa) es necesario conocer el meridiano que el país adoptó como referencia; en el caso de Uruguay el meridiano de referencia es uno solo y por lo tanto todo el territorio tiene la misma hora legal, mientras que países como por ejemplo Estados Unidos tienen más de uno. Para pasar de hora solar a hora legal, o viceversa, debe introducirse la ecuación conocida como ecuación del tiempo, graficada para Uruguay en la Figura 4. Hora solar = Hora legal ‐ (E’ + E’’) El valor de E’ depende de la fecha para la cual se hace la corrección; el valor de E’’ depende de la longitud del lugar. Ejemplo: Para Salto hallar la hora solar para el Figura 4. Gráfica para determinar E’ y E’’ día 15 de octubre, a la hora legal 12h 0min : para el 15 de octubre E’ = 17min longitud de Salto 58º E’’ = 20min Hora solar = hora legal ‐ (E’ + E’’) = 12h 0min ‐ (0h17min + 0h20min) = 11h 23min La hora legal 12h 0min corresponde a la hora solar 11h 23min. O sea que a la hora legal 12 el sol todavía no pasó por el meridiano del lugar, no está en su punto más alto.

3. Radiación Solar El sol es una esfera de materiales gaseosos a temperatura muy alta (aproximadamente 5700 K); en su interior tienen lugar procesos complejos mediante los cuales se produce energía; ésta se transfiere a la superficie y se irradia el espacio en forma de ondas electromagnéticas. Como toda radiación se caracteriza por la energía que transporta y por las longitudes de onda que comprenden; pueden así representarse por un espectro en que se grafica para cada longitud de onda λ la energía correspondiente E. Ver figura: Espectro solar.

Esta energía puede estimarse en el límite de la atmósfera, definiéndose como la “constante solar”: energía recibida por una superficie perpendicular a los rayos, de área unidad, en la unidad de tiempo, cuando la distancia tierra‐sol tiene su valor medio (esta distancia sufre variaciones del orden de ±3%).


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El valor más aceptado es 1353 W/m2. El espectro se divide en tres regiones principales: ‐ La ultravioleta: λ < 0,39 µm ‐ La visible: 0,39 < λ < 0,78 µm ‐ La infrarroja: λ > 0,78 µm

Energía 2 KW/m

Aproximadamente el 7% de la energía se concentra en los ultravioletas, el 47% en los visibles y el 46% en los infrarrojos. Dentro de la radiación visible, es decir, la que es captada por el ojo, se diferencian bandas que corresponden a los colores desde el violeta hasta el rojo.

Radiación directa, difusa y global.

Longitud de onda µm

La radiación extraterrestre (fuera de la atmósfera) sufre variaciones al atravesar la atmósfera, donde se producen en especial dos fenómenos: 1. Difusión: por moléculas de aire, vapor de agua y polvo. Este proceso da origen a lo q se conoce como radiación difusa (Idif) en contraposición a la radiación que no sufre este proceso y llega directamente: radiación directa (Idir). La suma de ambos valores es la radiación global (Ig): Ig= Idif + Idir 2. Absorción: por ozono, agua y anhídrido carbónico. El ozono absorbe fundamentalmente la radiación ultravioleta, cortándola casi totalmente para λ < 0,29 µm; en los últimos años la aparición del “agujero de ozono” ha provocado graves problemas al reducirse este filtro que aminora los efectos nocivos de esta radiación. El vapor de agua absorbe fundamentalmente radiación infrarroja. En la figura se puede observar la radiación que llega a la Tierra (Espectro solar). Esta repartición depende de la altura del sol, al variar el espesor de la capa a atravesar; por ejemplo: para una altura de sol H=30º se tendrá aproximadamente un 3% de radiación ultravioleta, un 44% de radiación lumínica y un 53% de radiación infrarroja. La atmósfera produce una reducción en el valor de la radiación global recibida. En los momentos próximos a la salida y puesta del sol, el mayor espesor de la atmósfera a atravesar produce una reducción importante en el valor de la radiación directa. La radiación difusa depende de la nubosidad y de las impurezas que contiene la atmósfera de un lugar y es la que hace que a un observador llegue radiación desde todas las direcciones. En especial, la difusión de la radiación visible crea la sensación de la bóveda celeste o cielo; el color azul se debe a la mayor difusión de las menores longitudes de onda, mientras que a la salida y puesta del sol la capa de atmósfera atravesada es mayor y hay más partículas grandes que absorben la radiación correspondiente a los azules, haciendo que predominen los tonos rojizos. Esta es la diferencia de lo que ocurre en el espacio fuera de la atmósfera en que sólo se percibe la radiación directa. Mientras que la radiación difusa se recibe en cualquier punto durante el día, la radiación directa sólo se recibe cuando desde el punto se “ve” el sol, es decir, cuando hay asoleamiento en el punto.


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Cielo claro y cielo medio Se define como “cielo claro” a un cielo con sol y sin nubes y como “cielo medio” a un cielo con sol y con la nubosidad media que corresponde al lugar que se estudie. Para un cielo claro, los valores de radiación global son mayores que para un cielo medio. Los cielos claros emiten poca radiación difusa; ésta aumenta con la cantidad de nubes hasta un punto donde empieza a descender a medida que el cielo se vuelve plomizo.

Efectos de la radiación solar

Efectos térmicos: Toda radiación, cualquiera sea su longitud de onda, es parcialmente absorbida al incidir en una superficie; este proceso hace que el cuerpo aumente la cantidad de calor que contiene, por lo cual se produce la elevación de su temperatura. El cuerpo absorbe radiación según la absortancia α de la superficie. Efectos lumínicos: Como ya se ha mencionado la radiación solar comprende las longitudes de onda correspondientes a la radiación lumínica. Esta radiación al ser reflejada por los objetos y llegar al ojo se hace visible. Efectos sicológicos: Son considerados cada vez más importantes; la llegada de la luz solar a espacios abiertos o cerrados produce una sensación estimulante, de origen complejo, donde cuenta la cualidad de variabilidad y color de la luz solar. Efectos biológicos: Se dio mucha importancia hace años al efecto bactericida de la radiación ultravioleta; actualmente a ese efecto se le asigna menos importancia y adelantos tecnológicos permiten sustituirlo. La radiación ultravioleta es también necesaria para la fijación del calcio en el organismo. Efectos decolorantes: son producidos por la radiación ultravioleta y parte de la lumínica; la penetración del sol debe ser controlada en temas tales como museos, exposición de textiles, bibliotecas, etc.

3.1. Radiación solar recibida por planos verticales y plano horizontal: valores diarios y horarios. En el tema asoleamiento, mediante distintos métodos, se determina cuándo un punto interior o exterior recibe sol, o sea, la incidencia de radiación directa (la radiación difusa llega siempre). Ahora corresponde ver cuánta es esta radiación a fin de valorar su efecto térmico. La cantidad de calor que llega a una superficie depende de: . el estado del cielo (nubosidad y transparencia atmosférica) . la altura del sol, que depende del día y de la hora . la orientación del plano . el ángulo de incidencia de la radiación. La radiación es directamente proporcional al coseno del ángulo de incidencia. En el repartido de tablas AT 01, página 19, se dan valores de radiación recibida por distintos planos. La primera tabla da valores para cielo claro y latitud 34º50’ para planos verticales (N, NE, NO, E‐O, SE‐SO, S) y para el plano horizontal los días 22 de diciembre, 21 de marzo y 23 de setiembre y 22 de junio. En todos los casos se da el valor máximo y el valor medio Ig (W/m2) de densidad de flujo recibido y el total diario Qg (W/m2) de energía recibida. Según el movimiento aparente del sol, las orientaciones simétricas respecto a la línea N‐S reciben igual cantidad de radiación.

La segunda tabla da para el cielo medio de Montevideo los totales diarios Qg (Wh/m2) de energía recibida por los planos verticales y plano horizontal; en este caso los valores correspondientes al 21 de marzo y al 23 de setiembre son diferentes debido a la diferencia de nubosidad.


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La tercera tabla da los mismos valores que la primera pero para la latitud 31º 30’

Las gráficas del repartido AT 01, página 18, representan los comportamientos de los distintos planos para la latitud Φ= 34º 50’. La primera en base a los valores diarios Qg (Wh/m2) de energía recibida por los planos verticales y por el plano horizontal a lo largo del año.

Se observa: ‐ el excelente comportamiento de la orientación N, que es la que recibe el máximo de radiación solar en invierno y el mínimo en verano. Esto se explica por el ángulo de incidencia y la ley del coseno.

‐

el problema que presenta el plano horizontal con los altos valores de radiación recibida en el verano, lo cual también se explica por el ángulo de incidencia y la ley del coseno. Los planos E y O presentan también este problema pero con valores menores. ‐ El problema de las orientaciones S (del SE al SO) que no reciben radiación directa durante el invierno pero sí en el verano. La segunda gráfica da valores de densidad de flujo Ig (W/m2) para distintos planos y distintas horas el 22 de diciembre. Se muestran los planos que reciben sol de mañana (orientaciones al E) y los planos que reciben sol en la tarde (orientaciones al O), así como la hora en que se produce la intensidad máxima para cada orientación. El aire tiene mayor temperatura en horas de la tarde, por lo cual las orientaciones O, aunque reciben igual cantidad de radiación que las orientaciones E, presentan mayor problema térmico. Aparecen nuevamente los altos valores de radiación recibida por el plano horizontal y los valores bajos correspondientes al plano N. La tercera gráfica da los valores para el 22 de junio. También se observan las ventajas del plano N y el problema de las orientaciones cercanas al S. La orientación S no recibe radiación directa ese día.

3.2. Radiación recibida por los planos verticales y plano horizontal: valores instantáneos Los diagramas del repartido de tablas permiten determinar la radiación directa y difusa recibida por planos verticales con cualquier orientación y en un instante cualquiera, en condiciones de cielo claro. Asimismo se puede aplicar lo mismo para el plano horizontal con la gráfica correspondiente.


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El modo de usarlas es el siguiente: En la proyección estereográfica correspondiente a la latitud en que se trabaja se marca el punto correspondiente a la fecha y hora deseadas; si el punto pertenece a un plano vertical se indica también la orientación de éste.

La línea AB se lleva a coincidir con el diámetro del semicírculo correspondiente a radiación directa sobre planos verticales; la radiación recibida se lee en las líneas sobre las que cae el punto P. Si el punto no recibe radiación directa quedará fuera del semicírculo. Análogamente se halla la radiación difusa o la radiación en el plano horizontal.

4. Métodos de estudio de asoleamiento Los métodos de estudio de asoleamiento se pueden dividir en gráficos, instrumentales y computacionales. Dentro de cada clasificación existen numerosos métodos. Acá veremos: • Métodos instrumentales: Heliodón, Globoscopio, Simulador Solar, Reloj de sol. • Métodos gráficos: diagramas solares en proyección estereográfica y trazado de sombras • Métodos computacionales – software.

4.1. Métodos instrumentales La mayoría de ellos se usan para trabajar en modelos a escala (maquetas) y poseen la ventaja de que el Arquitecto puede en ese mismo momento modificar la disposición de los volúmenes y observar los resultados. Dentro de los instrumentos que reproducen los movimientos del Sol se encuentran:

Figura 5. Heliodón

Figura 6. Globoscopio

Figura 7. Superposición del diagrama a la foto obtenida en el globoscopio


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El Heliodón que consiste en una tabla donde se apoya el modelo, con movimientos sobre ejes que permiten ajustar la latitud, el día y la hora. La lámpara que simula el Sol está colocada a una cierta distancia y permanece fija (figura 5). El Globoscopio se usa para una situación real (en el espacio a estudiar). Está basado en una cámara fotográfica que recoge la imagen reflejada del entorno en un paraboloide muy pulido, a modo de espejo (figura 6). Se obtiene así una proyección estereográfica de los volúmenes que rodean al punto. El ejemplo de la figura 7 es lo que se obtiene de este instrumento, se le deben superponer las proyecciones estereográficas para poder leer el asoleamiento.

El Simulador Solar es un instrumento capaz de simular la trayectoria del sol en distintos momentos del año (solsticios y equinoccios) a distintas horas y en distintas latitudes. Permite el estudio del asoleamiento de un edificio o un área urbana por medio de modelos o maquetas. El Simulador Solar de la Facultad de la Arquitectura se encuentra ubicado en el DECCA siendo accesible a todos los estudiantes de la facultad.

Figura 8. Simulador solar El reloj de sol (página 23 del Repartido AT01/2001) fue diseñado por el arquitecto Pleijel; colocado sobre un plano horizontal y orientado según el norte, indica la hora y el día mediante la sombra producida por la cabeza del alfiler; debe cuidarse que esta cabeza quede exactamente en la intersección de las rectas N ‐ S y E ‐O. Se utiliza conjuntamente con una maqueta y permite reproducir las sombras que se producirán en cualquier momento del año, exponiendo el conjunto al sol o a una lámpara de rayos paralelos. El norte del reloj y el de la maqueta deben coincidir; moviéndose ambos hasta que la sombra de la cabeza del alfiler caiga sobre una fecha y una hora determinadas, reproduciéndose así las condiciones de asoleamiento para ese momento. El reloj fue construido para la latitud φ = 34º50’ S; si se gira sobre el lado Sur un ángulo ω, la hora y día indicados corresponderán a la latitud φ’ = 34º50’ –ω.

Figura 9. Reloj solar 4.2. Método computacional: software

Figura 10. Reloj solar girado para otra latitud

Existen diversos software que permiten visualizar la incidencia de la radiación solar directa en cualquier edificio o espacio urbano, analizar la influencia de las obstrucciones (otros edificios o cualquier elemento opacos artificial o natural) sobre el caso en estudio y el impacto de nuestro proyecto sobre el entorno. En el curso de Acondicionamiento Térmico se está trabajando con el software HELIODON, programa de diseño solar interactivo ideado por B. Beckers y L. Masset. Está disponible para su descarga a través de un link en la página web del curso. Se optó por este programa por las siguientes razones: es gratuito; trabaja en base a la proyección estereográfica que se desarrolla en el curso (ver 4.3), permite visualizar en paralelo el asoleamiento y el comportamiento de las sombras, permite superponer el diagrama de radiación solar directa para la evaluación completa del estudio.


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4.3. Método gráfico 4.3.1. Proyección estereográfica

Este método gráfico consiste en representar la porción de bóveda celeste, con sus obstrucciones, que se ve desde un punto P, para poder determinar así los momentos en que dicho punto recibe sol. Para realizar un estudio de asoleamiento determinado se necesita conocer las trayectorias aparentes del sol, cuyas representaciones se dan en un sistema especial de proyección, llamado proyección estereográfica, (cuyos fundamentos están desarrollados en la publicación Asoleamiento en Arquitectura del arq. R. Rivero, 1989). Es la representación del recorrido aparente del sol proyectado en planta, visto desde un punto infinito. Para entender cómo se interpretan estas proyecciones aparentes del sol, se describen a continuación las principales características: 1. El círculo exterior representa el plano horizontal 2. Los arcos “horizontales” representan las fechas. A excepción de los solsticios, el resto de los arcos representa dos fechas debido al movimiento que hace el sol. 3. Los arcos “verticales” representan las horas del día. Coincidiendo la hora 12 con el norte. 4. La graduación en el círculo marca el azimut. 5. La regla vertical sirve para determinar la altura del sol. (Ver Trazado de sombras) Los diagramas varían según la latitud para la cual fueron trazados (ver repartido AT01). Para facilitar la realización de la proyección estereográfica del cielo visto desde un punto se da una gráfica auxiliar (anexo) en la que se representan las aristas horizontales de una obstrucción vistas bajo distintos ángulos (de 0 a 90º, siendo 0º la circunferencia exterior) que corresponden a arcos de circunferencia; la circunferencia exterior tiene divisiones cada 2º de modo de facilitar el trazado de las aristas verticales, que corresponden a radios.

1) Representar el plano o espacio a estudiar en el gráfico auxiliar. 2) Superponer el mismo con el diagrama solar correspondiente a la latitud en la cual está ubicado el proyecto o espacio a estudiar. Leer las horas y días en que recibe radiación solar directa. 3) Para poder conocer la cantidad de energía recibida debemos superponer los gráficos de radiación solar correspondientes. 4) Con los tres datos obtenidos estamos en condiciones de poder evaluar el plano o el espacio.


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Asoleamiento de un plano vertical sin obstrucción Etapa 1 Según el ejemplo de la figura 11 la ventana a estudiar no presenta ninguna obstrucción por lo que el asoleamiento de la ventana será el del plano vertical que contiene a la misma; cualquier punto perteneciente al plano va a tener el mismo asoleamiento. El plano se enfrenta solamente a la mitad de la bóveda celeste, por lo tanto nos interesa el estudio de dicha mitad. Representación en diagrama auxiliar: 1) Generar un eje de coordenadas (eje de referencia) en el plano a estudiar (a‐b y c‐d). 2) Trasladar el eje generado (eje de referencia) al diagrama auxiliar, haciéndolo corresponder con los ejes del diagrama. 3) Trasladar el norte al diagrama con la misma posición y dirección con respecto al eje de coordenadas de la planta. 4) Identificar el cielo visto, rayando la parte del diagrama que no recibe radiación directa. La expresión del plano es una traza que coincide con uno de los ejes de referencia. Etapa 2 Superponer el diagrama auxiliar con la proyección estereográfica de los recorridos aparentes del Sol para la latitud correspondiente (φ 34º 50’), haciendo coincidir la dirección del norte con el norte del diagrama solar. Con esto se determina el asoleamiento del plano de la ventana. Etapa 3 Para poder cuantificar la energía recibida por la ventana debemos superponer el diagrama anterior (figura 13) con los diagramas donde se representa la densidad de flujo de radiación solar para planos verticales: 1) Superponer con el diagrama de radiación directa y tomar lectura de la energía recibida (W/m2). La superposición se realiza haciendo coincidir la línea de la fachada con la línea horizontal del gráfico. Leemos, en este caso, que de 9hs 30 min a 11hs 30min durante los meses del período frío este plano recibe el mayor aporte de energía: 640 W/m2 (densidad de flujo de radiación directa). La lectura de la cantidad de energía recibida corresponde al plano en estudio. 2) Superponer con el diagrama de radiación difusa y tomar lectura del aporte de energía recibida (W/m2), figuras 14 y 15. No es necesario orientar el diagrama por tratarse de círculos concéntricos. Se lee que durante los meses del período frío en las mismas horas este plano recibe 40 W/m2 (densidad de flujo de radiación difusa). 3) Realizar la suma de ambos resultados para obtener la radiación solar global.


Edificio A

a

PLANTA

CORTE

Figura 12. Representación de la fachada en el diagrama auxiliar

Figura 13. Superposición del diagrama auxiliar con el diagrama de recorridos del sol

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ASOLEAMIENTO

Etapa 4 Realizar la evaluación. Para este caso, del diagrama de asoleamiento se observa que es un plano que recibe radiación directa desde la salida del sol hasta las primeras horas de la tarde en el período caluroso, extendiéndose la cantidad de horas hacia el período frío. En el período frío recibe la máxima cantidad de radiación solar global (640 W/m2), lo cual es muy beneficioso porque necesitamos captar la energía para elevar la temperatura interior de los ambientes. En el período caluroso recibe radiación directa que aunque no sean los valores máximos la ganancia de calor influye negativamente. Es necesario el diseño de una protección solar adecuada. Figura 14.

NOTA IMPORTANTE En el Capítulo 5 (Pautas de Asoleamiento_Evaluación) se sintetiza el proceso de estudio de asoleamiento y se desarrolla en profundidad los criterios que debe manejar para realizar la evaluación.

Asoleamiento de los planos de referencia Los siguientes diagramas muestran el asoleamiento para los planos netos (planos de referencia). Se muestran los momentos en que cada plano recibe radiación solar directa.

Plano norte Plano este Plano oeste Plano Sur Plano horizontal Figura 16a

A continuación, en los diagramas se incorporaron los valores de radiación solar directa (densidad de flujo) para cada orientación. Es a partir de estos diagramas que se procede a realizar la evaluación de asoleamiento de cada plano.

Plano norte Plano este Plano oeste Plano Sur Plano horizontal Figura 16b


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ASOLEAMIENTO

Plano vertical con obstrucción de un edificio

Ubicación: Montevideo

Con los datos de la figura 17, se traza la proyección estereográfica (figura 18) del cielo visto desde el punto P ubicado en el punto medio de la ventana. En todos los casos que exista algún tipo de obstrucción es necesario tomar un punto de referencia para realizar los trazados. Etapa 1 (figura 18) 1) Generar un eje de coordenadas en el plano a estudiar (a‐b y c‐d) siendo P el corte de los mismos. La obstrucción se representa por rectas horizontales y verticales y sus coordenadas están dadas por los ángulos que abren respecto a P. En el ejemplo, las verticales 1 y 2 se ven bajo los ángulos A y B respectivamente y la horizontal 3 bajo el ángulo C. Trasladarlos a la gráfica auxiliar (manteniendo los ejes de referencia) siendo el punto P su centro. Representar el Norte según está indicado en la planta. Los ángulos se miden hacia arriba o abajo y hacia derecha o izquierda del eje que se toma como referencia. En este caso, se toma el eje horizontal c‐d y se mide el ángulo “A” hacia arriba y el ángulo “B” hacia abajo del eje, ambos en los cuadrantes de la derecha. Si el dibujo está a escala las verticales se pueden trasladar (paralelas) directamente al gráfico auxiliar. Los cuadrantes de la izquierda por ser un plano vertical son cielo no visto. La línea horizontal (3) queda determinada por el ángulo “C” y representada por el arco de 44°. Siendo 0º el círculo exterior, Arc tg A = se cuenta el ángulo de 44º a partir de éste. 2.5 / 4 = 32º = A Arc tg B = 3.5 / 4 = 41º = B Arc tg C = 3.9 / 4 = 44º = C Etapa 2 (figura 19a) Superponer la gráfica auxiliar con la proyección estereográfica de las recorridos aparentes del Sol, haciendo coincidir el norte de cada diagrama. Con esto determinamos el asoleamiento del punto P de la ventana con la obstrucción del edificio B. Etapa 3 (figura 19b) Superponer el diagrama obtenido en etapa 2 con los gráficos de radiación solar (directa y difusa) para planos verticales para visualizar y cuantificar la energía recibida por el plano según el punto de referencia. Etapa 4 Con ambos resultados se procede a la evaluación del espacio. Ver Pautas de Asoleamiento_Evaluación.

N

30°

Edificio A a Edificio B

1

2.5

A B

P

A = 32° B = 41°

3.5 b

2

PLANTA

3 c

3.9 P CORTE

C = 44°

C 4


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ASOLEAMIENTO Ubicación Montevideo

Con alero recto Con los datos de la figura 20, se traza la proyección estereográfica (figura 21) del cielo visto desde el punto P, ubicado en el punto medio de la ventana. En este caso, la ventana tiene una obstrucción causada por un alero recto. Etapa 1 Se traslada el punto P al diagrama auxiliar. Para determinar los límites del alero se puede realizar de dos formas: 1) Se calculan los ángulos A y B (que representan a la vertical que pasa por cada vértice del alero), y el ángulo C y se trasladan al diagrama. El corte de este arco con cada vertical (A o B) determina el borde lateral representado por un arco que pasa por ese punto de intersección. Arc tg A = 1,15 / 2,0 = 30º = A = B Arc tg C = 2,50 / 1,15 = 65º = C 2) Se calculan los ángulos C, D y E y se trasladan al diagrama auxiliar teniendo en cuenta que estos tres ángulos representan líneas horizontales (arcos), límites del alero. Etapa 2 Superponer el diagrama auxiliar al de los recorridos aparentes del sol para la latitud correspondiente al lugar. Etapa 3 Superponer el diagrama obtenido en etapa 2 con los gráficos de radiación solar (directa y difusa) para planos verticales y así poder cuantificar la energía recibida por dicho punto. Etapa 4 Con ambos resultados se procede a la evaluación del espacio. Ver Pautas de Asoleamiento_Evaluación.

Nota: Cualquier línea puede dibujarse por puntos; un punto se define por el corte de una horizontal y una vertical o de dos horizontales, según convenga.


N

1,15 m

30°

A 2,0 m P B PLANTA

2,0 m r

rp

2,5 m P C CORTE

D

E

2,5 m

FACHADA

Figura 21. Representación de la fachada en el diagrama auxiliar.

Figura 22. Superposición del diagrama auxiliar con el diagrama de recorridos del sol y los diagramas de flujo de energía.

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ASOLEAMIENTO

Con alero cuyo borde no es paralelo al plano de fachada. Etapa 1 Estudiaremos la obstrucción causada por el alero al punto P perteneciente a la abertura (figura 23) Ubicación Montevideo

P

c

TRAZADO AUXILIAR

N

A P B rp

30° A =30° B = 42° C = 50°

r PLANTA

P CORTE

1) Debido a que el borde “r” del alero no es paralelo a la fachada, se toma una recta auxiliar “rp” paralela a “r” y que pasa por P. Para hallar el ángulo “C” bajo el cual se ve “r” se recurre al corte auxiliar indicado (figura 23). Girando la gráfica auxiliar de modo que su diámetro sea paralelo a “rp”, se dibuja el arco correspondiente al ángulo ”C” hallando la zona de ventana cubierta por el alero (figura 24). 2) Se determina cual es el cielo visto y no visto para el plano vertical donde se encuentra el punto P. Para determinar los límites laterales del alero se calculan los ángulos “A” y “B” y se trazan los radios de 30° y 42°en el diagrama auxiliar. 3) Manteniendo el punto P fijo y la dirección del norte superponemos ambos diagramas, completando los laterales del alero. La obstrucción queda representada a partir del plano de fachada visto y los límites del alero hallados.


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ASOLEAMIENTO

Etapa 2 Superponer el diagrama auxiliar (figura 26) con la proyección estereográfica de los recorridos aparentes del sol para la latitud correspondiente (φ = 34º 50’), haciendo coincidir la dirección del norte con el norte del diagrama solar. Con esto determinamos el asoleamiento del punto P perteneciente a la abertura. Etapa 3 Superponer el diagrama obtenido en etapa 2 con los gráficos de radiación solar (directa y difusa) para planos verticales y así poder cuantificar la energía recibida por dicho punto. Etapa 4 Con ambos resultados se procede a la evaluación del espacio: Por la orientación del plano, se observa que podría recibir radiación solar directa, todo el día en los dos períodos salvo en las últimas horas del día del período caluroso. El alero diseñado, permite el ingreso de la radiación solar directa en el período frío, con los valores máximos posibles (640 W/m2), lo cual indica un diseño adecuado ya que permite el beneficio del calentamiento solar pasivo, en momentos que se requiere. En cambio, en el período caluroso, el alero obstruye la radiación directa hacia las horas del mediodía, con consecuencias favorables ya que no permite que el espacio se sobrecaliente, al ser un período que no requiere ganancias solares (aunque sean valores mínimos) para lograr el confort térmico en los habitantes. Ver Pautas de Asoleamiento_Evaluación.

Asoleamiento de un plano horizontal La representación de un plano horizontal sin obstrucciones en el diagrama de proyección estereográfica de los recorridos aparentes del sol, es la totalidad del diagrama, ya que la circunferencia exterior representa el plano del horizonte o sea 0º (figura 28). Para poder cuantificar la energía incidente en el plano debemos superponer el diagrama donde se representa la densidad de flujo de radiación solar para planos horizontales (no se orienta por tratarse de círculos concéntricos). Con ambos aspectos analizados se realiza la evaluación del caso: Ver Pautas de Asoleamiento_Evaluación, Cap. 5.


Figura 28

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ASOLEAMIENTO

Asoleamiento de un plano inclinado El ejemplo de la figura 29 representa un techo inclinado que tiene un ángulo de 20º con respecto a un plano horizontal (plano del horizonte). Por lo tanto al ser el ángulo “A” distinto de cero el cielo visto no es toda la bóveda celeste. Etapa 1 Trasladar a la gráfica auxiliar el plano inclinado donde queda representado por un arco de ángulo “A”. El cielo no visto va desde 0º hasta el ángulo A.

N

30°

PLANTA

A

CORTE

Etapa 2 Superponer el diagrama auxiliar (figura 30) con la proyección estereográfica de los recorridos aparentes del sol para la latitud correspondiente (φ 34º 50’), haciendo coincidir la dirección del norte con el norte del diagrama solar. Con esto se determina el asoleamiento del plano. Etapa 3 Superponer el diagrama obtenido en etapa 2 con los gráficos de radiación solar (directa y difusa) para planos horizontales y así poder cuantificar la energía recibida por dicho plano. Ver Aso Etapa 4 Con ambos resultados se procede a la evaluación del caso. Ver Pautas de Asoleamiento_Evaluación Cap5.


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ASOLEAMIENTO Ubicación: Montevideo

Asoleamiento de un espacio exterior – Plano horizontal

A

B 30°

60°

P

ALZADO

B A

e

d

N

Se realiza este estudio para conocer la situación del espacio exterior respecto a la incidencia del sol en distintos períodos del año y así poder determinar, por ejemplo la ubicación de zonas de juegos de niños, zonas de reunión, etc. Para poder realizar dicho estudio se elige punto(s) B representativo(s) del espacio a estudiar, teniendo en cuenta su uso y su escala. Etapa 1 Proyectar las obstrucciones en el diagrama auxiliar previo la elección de un eje de coordenadas cuya intersección sea el punto P. Ubicar cada edificio en el cuadrante correspondiente. Edificio A se encuentra en el cuadrante I, edificio B en los cuadrantes I‐II, edificio C en el cuadrante III. Trasladar los ángulos con referencia a estos cuadrantes. Edificio A Verticales: a = 10º b = 13º c = 48º Horizontal: 30º Edificio B Verticales: d = 30º e = 55º Horizontal: 40º Edificio C En el edificio C se sigue el mismo procedimiento indicado para aleros inclinados con ejes inclinados superpuestos. Verticales: f = 26º g = 20º Horizontal: 60º Etapa 2 Superponer el diagrama auxiliar (figura 33) con la proyección estereográfica de los recorridos aparentes del sol para la latitud correspondiente (φ 34º 50’), haciendo coincidir la dirección del norte con el norte del diagrama solar. Con esto se determina el asoleamiento del punto P (figura 34).

C

30°

a b c P f

C

g

PLANTA B 40°

P


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ASOLEAMIENTO

Etapa 3 Superponer el diagrama obtenido en etapa 2 con los gráficos de radiación solar (directa y difusa) para planos horizontales y así poder cuantificar la energía recibida en dicho punto. Etapa 4 Con ambos resultados se procede a la evaluación del espacio. Ver Pautas de Asoleamiento _Evaluación, Cap.5.

N

Método gráfico: Trazado de sombras Este trazado responde a la pregunta de qué asoleamiento hay en un local o espacio exterior en una fecha y hora determinada, a diferencia del método ya descripto (Proyección estereográfica) que permite abarcar todos los períodos y las horas en que recibe radiación el espacio a estudiar. También nos permite determinar a qué distancia debo ubicar los edificios para que no se arrojen sombra entre ellos, o sobre otro plano, o qué altura máxima podrá tener un edificio para permitir el asoleamiento de un plano dado (horizontal o vertical). Para ello se debe seleccionar con criterio día(s) y hora(s) en que conviene estudiar el impacto de la sombra arrojada por un volumen. Es corriente cuando se estudia un espacio exterior realizar el trazado de sombras para dos situaciones extremas: el 22 de junio, día en que el sol está más bajo, a las horas en que se considera que un espacio exterior puede usarse aunque haga frío, y el 22 de diciembre, a las horas en que la protección dada por las sombras es mínima.


Figura 35. Sombra arrojada por los edificios en una fecha y hora determinada del período frío.

Fig. 36 y 37: Galería porticada en Pompeya y Galería en el Centro de Artes visuales de Nuevo México. Ejemplo de efecto de luz y sombras que puede estudiarse y representarse mediante trazado de sombras.

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ASOLEAMIENTO

Etapas a seguir para realizar un estudio de sombras: 1) Establecer la latitud de la localidad donde está ubicado el proyecto para determinar el diagrama de proyección estereográfica a utilizar. 2) Precisar el día y la(s) hora(s) solar en la que nos interesa realizar el estudio. 3) En el diagrama de proyección estereográfica hallar las coordenadas azimut (Z) y altura del sol (H). 4) Calcular la longitud de la sombra con el dato de la altura del sol a través de cálculo trigonométrico. 5) Trasladar a la planta la dirección y la longitud de los rayos solares hallada en el ítem anterior, representando las sombras arrojadas sobre el plano considerado. 6) Con los resultados obtenidos estamos en condiciones de evaluar el espacio para ese día y hora(s) determinada(s).

Sombra arrojada por un edificio Estudiar si la zona a utilizar por niños recibe el asoleamiento adecuado el 21 de abril entre las 10 y las 13 hora solar. Etapa 1 El ejemplo se encuentra ubicado en la ciudad de Montevideo, latitud 34º 50’. Etapa 2 Nos interesa estudiar la sombra para el día 21 de abril a la hora solar 10, por ser la situación más comprometida para ese día (menor altura solar, sombra arrojada más larga). Etapa 3 En el diagrama correspondiente a la latitud del lugar se hallan las coordenadas solares Z (acimut) y H (altura) para dicho momento. Para ello, en la gráfica se ubica la fecha y hora dadas determinando un punto M. Para hallar el azimut (Z) se traza una recta que une P con M y continua hasta cortar con la circunferencia exterior. ¿Cómo leemos Z? La recta PM forma un ángulo con respecto al norte que corresponde a Z que lo podemos leer con sentido positivo (horario) o negativo (antihorario) con respecto al norte. En este ejemplo la leemos en sentido horario siendo Z=37º. Así queda determinada la dirección de los rayos del sol en planta y por tanto la dirección de la sombra. La recta PM con sentido de M hacia P nos indica el sentido de la sombra. Para hallar la altura (H) del sol se gira el punto M con centro en P hasta encontrar la escala indicada en grados, donde se lee la altura, siendo la circunferencia exterior 0º. Otra manera de hacerlo es trasladar la longitud del segmento PM, con centro en P sobre la escala graduada y proceder de la misma manera.


Zona a utilizar por niños

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ASOLEAMIENTO

Etapa 4 Para determinar la longitud de la sombra se realiza un trazado auxiliar donde se representa la altura del edificio y el ángulo correspondiente a la altura del sol. Por trigonometría se calcula la tangente del ángulo y se despeja así la longitud. La longitud hallada se mide sobre la dirección de la sombra. Altura edificio = 12 m. Altura del sol = 36º tg 36 = 12/x x = 12 / tg 36 x = 16,5 m (longitud de la sombra en planta) Etapa 5 Trasladamos la dirección y la longitud de la sombra a la planta del edificio, sabiendo que la dirección abre un ángulo de 37º positivos con respecto al norte. Etapa 6 Evaluación, para el 21 de abril a la hora solar 10, ese espacio se encuentra en sombra. Para que reciba radiación solar directa, en etapa de anteproyecto se puede decidir correr la zona o bajar la altura del edificio.

Determinación de la distancia entre un edificio y un punto para evitar el sombreamiento en ese punto. El edificio I es existente; el edificio II se va a construir y su orientación y altura están prefijadas. Se desea determinar la distancia entre ambos edificios para que el punto P reciba sol entre las 12h30min y las 16h (hora solar), todos los días del año. El estudio se puede realizar por dos métodos distintos:

1) Por trazado de sombra Para este estudio se toma el 21 de junio a la hora solar 16, momento más comprometido porque la sombra arrojada por el edificio II es la más larga del período considerado debido a que el sol está más bajo. Utilizando el procedimiento descrito para el trazado de sombras, se calcula la longitud de ésta. 21 de junio ‐ hora solar 16 (ver fig. 42) H = 9º Z = ‐54º Altura edificio = 6 m. Altura del sol = 9º tg 9 = 6/x x = 6 / tg 9 x = 37,9 m (longitud de la sombra en planta)


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ASOLEAMIENTO

La longitud de la sombra calculada de esta manera no debe confundirse con la distancia a la que se debe colocar el edificio para evitar el sombreamiento en el punto P puesto que la distancia es la perpendicular al mismo. Se calcula por trigonometría la distancia buscada (ver fig 43) Como dato tenemos el ángulo que abre con el norte (azimut) por lo cual conocemos α (no siempre α coincide con el azimut) y β es el ángulo complementario. Con este ángulo y la longitud de la sombra hallo la distancia mínima para que el punto P reciba radiación solar. α = 54º β = 90º ‐ 54º = 36º cos 36 = d/longitud sombra d = 37,9 x cos 36º d = 30,7 m Distancia mínima entre I y II = 30,7 + 5 = 35,7m.

2) Por proyección estereográfica desde el punto P. Etapa 1 Sobre gráfico auxiliar realizar la proyección estereográfica del punto P con la obstrucción del edificio l Etapa 2 En el diagrama de proyección estereográfica correspondiente a la latitud de Montevideo se marca el período para el cual se quiere que el punto P reciba radiación directa (todos los días del año de 12h30min a 16 hora solar). El punto R representa el día y hora solar en que la sombra arrojada será la más larga en ese período por ser la altura del sol más baja (21 fp de junio 16:00 hora solar).


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ASOLEAMIENTO

Etapa 3 Se superpone ambos diagramas manteniendo la orientación. El arco que pase por el punto R será el que represente el ángulo bajo el cual puede verse el edificio ll desde el punto P o la horizontal del edificio II. En la gráfica auxiliar trazamos el arco que pasa por el punto R y se apoya en la recta fp, se lee así el ángulo α. Etapa 4 Aplicando relaciones trigonométricas calculamos la distancia a que debe situarse el edificio II. tg 11 = altura edificio / distancia a P distancia a P = 6 / tg 11 = 30,8 m distancia mínima entre I y II = 30,8 + 5 = 35,8 m

Representación de proyección de sombras con intersección de planos verticales Primero estudiaremos la proyección de un segmento de recta vertical (ho). Se estudia la sombra de ese segmento de recta como si no existiera el plano vertical que lo intercepta, o sea altura del sol (H) y longitud y dirección de la sombra como ya hemos visto anteriormente. Ubicamos el plano de intersección y lo consideramos transparente a la dirección del rayo. El segmento determinado con esa intersección sería la altura de la sombra sobre el plano vertical (hs). Figura 50.

Análogamente se hace cuando se trata de un plano que arroja sombra sobre otro, figura 51.


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ASOLEAMIENTO

Pautas de Asoleamiento Un estudio de asoleamiento permite evaluar un punto o un plano en relación a la cantidad de radiación solar directa que recibe. Se consideran cantidad de horas de sol, momentos en los que se recibe sol y la cantidad de energía que incide. Metodología ‐ realizar la proyección estereográfica del punto o plano a estudiar ‐ superponer los recorridos aparentes del sol (según orientación del caso en estudio) ‐ superponer los valores de radiación directa recibida (según orientación) ‐ comentar los resultados obtenidos: . momentos del año en que recibe sol . cantidad de horas sol que recibe . cantidad de radiación solar recibida (flujo de radiación solar – W/m2) ‐ realizar la evaluación.

Evaluación Relacionar los resultados obtenidos con: . los requerimientos energéticos de cada período / deseabilidad de horas de sol. Considerar: . las características de las variables climáticas del lugar en estudio (temperatura exterior, amplitud térmica, vientos, radiación solar máxima posible para el plano) . programa del edificio

Ejemplo de evaluación de un punto de estudio A ubicado en un plano horizontal. El punto A se encuentra localizado en un plano horizontal en la ciudad de Salto.


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ASOLEAMIENTO

Salto se ubica al norte del país, en la latitud ‐31º38’, la longitud 57º 95W, según la norma de Zonificación Climática UNIT 1026:99 y pertenece a la zona cálida. La temperatura media en el período caluroso es 25ºC, la mínima media es 18.7ºC y la máxima media es 31.5ºC. Mientras que en el período frío la temperatura media es de 12.5ºC, la mínima media es 7.1 y la máxima media es 17.4. Si comparamos estos datos con los requisitos de deseabilidad de horas de sol que dice que será necesario el aporte de radiación para temperaturas exteriores menores a los 19ºC, podemos concluir que en el período caluroso no será necesario este aporte, mientras que en el período frío si será adecuado contar con esta energía. Es decir que en Salto el período frío se requiere primeramente no perder energía y luego ganar la mayor cantidad de energía posible. En el período caluroso se pretende evitar las ganancias y luego perder energía. Salto presenta un período caluroso que va desde el: 20 de octubre al 11 de abril, siendo de 173 días, mientras que el frío es de 192 comenzando el 12 de abril y finalizando el 19 de octubre. Presenta problemas de frío, y de calor, ya que sus temperaturas medias están fuera de los rangos de confort térmico (18ºC a 24ºC para el período frío y 20 a 27ºC para el período caluroso). También existe un problema con la variación diaria y anual de la temperatura indicada en amplitud térmica ya que es superior a los 10ºC en el período frío (10.3ºC) y de 13.6º en el período caluroso. Las edificaciones están expuestas a vientos del NE siendo de 13 km/h en el período caluroso y de 14 km/h en el frío. En el período caluroso previamente definido, el punto recibe energía durante las horas de la mañana hasta las 16:00hrs, donde esta es obstruida por uno de los volúmenes. La máxima radiación del plano es de 930 W/m2 y es recibida al mediodía cuando la tierra ya recibió energía, presentando así una temperatura del aire superior a las condiciones de confort térmico y a la condición de deseabilidad de sol. Por todo lo expresado su situación es crítica desde el punto de vista del confort térmico en espacios exteriores, siendo necesario la aplicación de la estrategia control de la energía solar: sombreamiento, protecciones solares. Adicionalmente presenta una situación favorable para el aprovechamiento de los vientos provenientes del NE, ya que no hay barreras que impidan la circulación de los flujos. En el período frío este punto recibe energía en la mañana hasta las 12:00 cuando queda obstruido por uno de los volúmenes, volviendo a recibirlo a las 16:00hrs hasta aproximadamente las 17.00 hs. Teniendo en cuenta la deseabilidad de horas de sol y las temperaturas medias exteriores, en invierno la situación del punto también es desfavorable aunque se puede disponer en algunos momentos del período de una radiación solar máxima (800W/m2) a las 14:00hrs. De acuerdo a los requisitos del período hay que evitar perder energía este punto se ve desfavorecido ya que no existen barreras que impidan el flujo de aire de dirección NE de este período. Por todo lo expresado anteriormente el diseño de este espacio exterior para mantener condiciones de confort térmico deberá ser modificado, pudiéndose colocar, para aumentar las horas de confort durante todo el año, un sombreamiento (vegetación de hoja caduca) así como una barrera de viento que sea permeable al flujo en verano y lo proteja en invierno pudiendo ser la misma especie vegetal que cumpla los dos requisitos de diseño.


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ASOLEAMIENTO

Figura 52: Proyección en el gráfico auxiliar de los edificios 1,2 y 7 con eje girado 28º con respecto al eje vertical

Figura 53: Proyección en el gráfico auxiliar de los edificios 3,4,5 y 6.

Figura 54: Superposición de ambas proyecciones en un mismo gráfico auxiliar


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ASOLEAMIENTO

Etapa 2 Se superponen los gráficos auxiliares respetando la dirección del norte. Etapa 3 Se superpone el gráfico auxiliar obtenido en etapa 2 con la proyección estereográfica de los recorridos aparentes del sol, haciendo coincidir el norte con el norte del diagrama solar. EVALUACIÓN El asoleamiento del punto P estudiado nos determina que: ‐ en el período frío la zona seleccionada no recibe radiación directa salvo un período próximo a las 9 de la mañana ‐en el período caluroso recibe radiación solar la mayor parte del día. Valoración: la situación no es muy beneficiosa en ninguno de los períodos. En el período caluroso se recibe la mayor cantidad de energía (930 W/m2), siendo un período en el que no es deseable la radiación solar directa debido a las temperaturas exteriores existentes en ese período y en esta localidad. Se observa la necesidad de protección con algún dispositivo que genere sombreamiento (pérgolas, árboles). En el período frío, las obstrucciones generadas no permiten la presencia de radiación solar directa en el punto en estudio, salvo en el entorno de las 9 hs. y en la tarde (entre las 15 y 16 hs) en el principio y fin del período. En cambio, en este período se pretende captar la radiación solar el mayor tiempo posible. Es una situación compleja, ya que las alturas de los edificios no se pueden modificar, la única solución para que reciba radiación solar directa en este periodo sería Figura 56 correr la zona de juegos. Este estudio debe realizarse en etapa de anteproyecto cuando es posible realizar modificaciones al diseño. Facultad de Arquitectura ‐ UR

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ASOLEAMIENTO

Caso 2 Edificio de apartamentos 3 niveles. Ubicación: calle Isla de Flores, Montevideo Estudio de asoleamiento de las ventanas de distintos apartamentos.

Figura 58. Plantas Vivienda 1 (Planta baja)

Ventana 1 (orientación Este) Período caluroso: es en el único período que recibe radiación solar, en las horas de la mañana dada su orientación y a partir de las 8 hs. Si bien la obstrucción presente impide el paso de la radiación solar directa hasta las 8hs, el resto de las horas incide, alcanzando los valores máximos de densidad de flujo (640 W/m2) provocando que la energía que ingresa aumente la temperatura interior del local. Es un período en el que no hay deseabilidad de horas de sol debido a las temperaturas exteriores registradas, por lo tanto se deberá prever algún tipo de protección para este período. Período frío: la ventana no va a recibir radiación solar en todo el período. Esta situación no es favorable, ya que no permite contar con el ingreso de energía para poder elevar la temperatura interior del local (calentamiento pasivo). Esto es necesario para compensar las pérdidas de calor generadas por la diferencia de temperaturas entre el ambiente interior y la baja temperatura exterior.

Ventana 2 (orientación Norte) Para todos los casos estudiados la evaluación se realiza siguiendo los mismos criterios que en la evaluación del primer ejemplo. Ver: Pautas de Asoleamiento_Evaluación


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ASOLEAMIENTO

Vivienda 2 (Planta baja) Ventana 3 (orientación Este) y Ventana 4 (orientación Sur)

Figura 62 Vista del patio interior, ubicación de V4

Vivienda 3 (1º piso): Ventana 5 (orientación Este) Vivienda 5 (2º piso): Ventana 6 (orientación Este) Vivienda 6 (2º piso): Ventana 7 (orientación Este)

7. BIBLIOGRAFÍA BARCHIESI R., CAMACHO M., PICCIÓN A., MILICUA S., Asoleamiento en Arquitectura, Temas del curso de Acondicionamiento Térmico, Facultad de Arquitectura, Oficina del Libro CEDA, Montevideo, 2007. GIRARDIN MARÍA DEL CARMEN, Temas del curso de Acondicionamiento Térmico, Facultad de Arquitectura, Oficina del Libro CEDA, Montevideo, 1997. RIVERO R., AROZTEGUI M., GIRARDIN M. C., MUSSO R. Repartido de tablas y gráficos para el curso de Acondicionamiento Térmico, (versión adaptada por GIRARDIN M.C., PICCIÓN A. y diagramación por CHAUVIE V.) Montevideo, 2001. RIVERO ROBERTO, Arquitectura y Clima, Universidad de la República, Montevideo, 1988. RIVERO ROBERTO, Asoleamiento en Arquitectura, Universidad de la República, Montevideo, 1989.


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ASOLEAMIENTO 2010

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