Práctica 2° parcial 2018-2019 (1) Helio Diseño

1. Geometría Solar y
Ángulos de
Incidencia
Técnicas de
Análisis de
Asoleamiento
Herramientas de
Diseño Solar
Estrategias de
Control Solar
Diseño de
dispositivos de
control solar
Modelización-
simulación de
asoleamiento
Tema 3: Helio Arquitectura

2. Proceso General de Análisis Bioclimático
El objetivo es traducir los datos climáticos en conceptos de diseño en un proceso gradual donde se transita de datos
numéricos a gráficas, después a cartas y diagramas, de ahí a esquemas, a conceptos de diseño y finalmente al
partido. La evaluación de este partido llevará al proyecto definitivo.

3. Geometría solar y
ángulos de incidencia

4. Conocimiento
delSol
 El Sol es nuestra fuente original, toda la energía
proviene del Sol
 El asoleamiento es el principal causante de todas las
variables del clima en laTierra
 El hombre lo estudia desde hace siglos
 Stonehenge 1840 AC
 Pirámide de Kukulcán Chichén Itzá 900 DC
 Arquitectura vernácula en todo el mundo

5. Qué es la
Geometría
Solar
Conocimiento de la trayectoria de los rayos solares tanto
en su componente térmica como lumínica
 Orientación óptima
 Mejor ubicación de espacios interiores de acuerdo al uso
 Diseño de aberturas y dispositivos de control
 Calentamiento, enfriamiento e iluminación para el confort
humano

6. TecnologíaSolar Pasiva
 Cosechar el SOL en invierno
 Evitar el SOL en verano
 Iluminación natural
adecuada todo el año
“Energía ABUNDANTE, INAGOTABLE Y GRATUITA.
11/03/2011LUMA.FA.UAS-Arq.CeliaR.Gastélum

7.  La arquitectura
vernácula ha
respondido desde
siempre al CLIMA
Construir
con elSol
Vivienda Troglodita en Matmata, Túnez Vivienda china en Tungkwan
Teotihuacán, México Vivienda seri en Mesa Verde, Colorado
el Sol ha estado ahí desde
siempre y de muchas
maneras el hombre ha
aprovechado sus
beneficios.

8. ElSol y la
Tierra
 Orbita elíptica
 Perihelio y afelio
 Movimientos de laTierra
 Rotación – día y noche
 Día solar – 23h 56m
4.099s
 Traslación – cambios
estacionales
 Año solar – 365d 5h
48m 45.19s
¿Cómo pueden los arquitectos manipular la energía del sol?

9. Movimientos
de laTierra:
Rotación
Coordenadas
Geográficas
Cd Universitaria. Culiacán Rosales, Sin.
LATITUD: 24.826306
LONGITUD: -107.380014

10. Movimientos
de laTierra:
Traslación
Plano de la
Eclíptica
 Ángulo de 23.27º respecto al eje de rotación
 Los rayos solares inciden perpendicularmente sobre la superficie
terrestre en un punto distinto cada día del año
 Declinación
 0 en el Ecuador – equinoccios
 + 23.27º trópico de cáncer – solsticio de verano
 - 23.27º trópico de capricornio – solsticio de invierno
 Distintas duraciones del día y la noche, estaciones y factores
ambientales

11. Equinoccios y
Solsticios
 El eje de rotación
de la Tierra está
inclinado
 23º 27” respecto
al plano de la
eclíptica.

12. La Ruta
delSol

13. Calculando los
efectos de la
Radiación y
lasSombras

14. BóvedaCeleste
 Ruta del Sol
 Cenit – Nadir
 Localización de un punto en la superficie terrestre
 Latitud y Longitud
 Localización de un punto en la bóveda celeste
 Altura y Acimut
Bóveda
Celeste

15. DiagramasyRepresentacionesGráficas
Graficando la
ruta delSol

16. 2. Ajustar
MES
1. Ajustar
LATITUD
4. Ajustar
HORA
3. Ajustar
ORIENTACIÓN
Experimentación:
NOTOCAR
LÁMPARAS
Heliodón:
para entender
la Ruta delSol
Nuestro
equipo en el
LUMA

17. • La Radiación Solar ejerce una influencia dominante
en los factores climáticos y energéticos que
condicionan el confort en nuestros edificios.
• Entender las relaciones entre el sol, el clima y el
diseño nos ayudará a crear mejores espacios
habitables y a construir mejores edificios, aquellos
que contribuyan al equilibrio armónico entre
ambiente natural y el humano.
Arquitectura SOLARMENTE Responsable
Conclusiones

18. Estrategias de control
solar
Evaluación y Diseño de Dispositivos de Control Solar DCS

19. Dispositivos de
control solar
 Componentes a considerar:
 Térmica
 Lumínica
 Ventilación
 Control, no obstrucción
“La principal estrategia de enfriamiento es
el control solar, ya que no tendrá que
enfriarse algo que no se ha calentado”

20. Concepto
General de
Diseño
 Forma, configuración y orientación
 Orientación general del proyecto
 Configuración compacta o dispersa
 Ubicación esquemática de los espacios interiores
por uso
 Con atrio o patio central
 De uno o varios niveles
 Con alturas simples o dobles

21. Los DCS se
pueden
agrupar por:
 Su posición respecto a los planos de fachada
 Horizontales
 Verticales
 Mixtos
La geometría solar nos dará los “ángulos
de protección” pero el diseño dependerá de
la creatividad del arquitecto

22. Horizontales
1. Alero, volado
2. Pórtico
3. Repisa
4. Persiana
5. Faldón
6. Pérgola
7. Toldo
8. Techo escudo o
doble techo
5
6
7
8
1
2
3
4

23. Verticales
1. Pantalla
2. Partesol
3. Persiana
4. Muro doble o muro
escudo
1
2
3
4

24. 1
2
Mixtos y
combinados
1. Marcos
2. Celosías

25. Otros
1. Remetimiento de
ventanas
2. Cambio de orientación
de ventanas
3. Contraventanas
4. Nuevos
acristalamientos
5. Cortinajes
6. Vegetación
1
2
3
4
5
6

26. Técnicas deAnálisis y
Herramientas de diseño
solar
Diagrama solar estereográfico y máscara de sombras

27. Métodos de
Análisis y su
aplicación en el
diseño
¿Cómopodemos
entender latrayectoria
solar?
 Gráficos – Ej. Gráficas y diagramas solares
 Matemáticos – Ej.Trayectoria, posición y energía
 Simulación tridimensional – Ej. Heliodón
 Software – Ej. SketchUp/Google Earth, Autodesk Ecotect Analysis

28. Cálculo de
AlturaSolar
paraCuliacán,
Sinaloa.

29. Diagramas
Solares:
proyecciones

30. Un diagrama
para cada
aplicación:
cartesiana
ortogonal
gnomónica
estereográfica
polar

32. Referencias:  Astronomy Simulations and Animations, University of Nebraska Lincoln
 http://astro.unl.edu/classaction/animations/coordsmotion/eclipticsimulator.h
tml
 Ecotect Community Wiki
 http://wiki.naturalfrequency.com/wiki/Solar_Position
 Geoscience Animations
 http://esminfo.prenhall.com/science/geoanimations/animations/01_EarthSu
n_E2.html
 AcondicionamientoTérmico, Josué Llanqué
 http://dc195.4shared.com/doc/Xjopk7PT/preview.html
 Dr. Andrew Marsh Software
 http://andrewmarsh.com/software/
21 mar
12:00
65.72°
21 jun
12:00
88.61°
21 dic
12:00
41.73°
norte sur
abr
ago
may
jul
feb
oct
ene
nov

33. Evaluación y Diseño de
dispositivos de control
solar DCS

34. Recomendaciones
Generales

35. Evaluación de
dispositivos de
control solar
Tipos básicos de
protecciones solares
y su proyección de
sombra

36. Ejemplo de
Análisis

37. Partesol
derecho

38. Partesol
izquierdo

39. Volado

40. Traslado de
ángulos al
transportador
solar
Partesol
derecho
Partesol
izquierdo
Volado

41. Si la ventana está
orientada al Sur,
los dispositivos de
control solar están
evitando el paso de
los rayos solares en
todas las áreas con
color
Transportador
sobre gráfica
solar:

42. El acceso que tendrá
el sol será la sección
amarilla de la
trayectoria solar anual
mostrada en la gráfica
Orientación sur

43. Orientación
sureste
La protección de los
partesoles no incide
sobre la trayectoria
solar de la grafica.
El volado es el único
que está protegiendo.
Los partesoles podrían
eliminarse y la
protección sería la
misma.

44. Diseño de
dispositivos
Límites de protección
necesarios:
A qué hora y en qué
meses es necesaria la
protección.
Para ello es necesario
trasladar los datos de
temperaturas horarias
a la gráfica solar.

45. Esto nos indica las zonas
frías (en azul)
y de sobrecalentamiento
(en naranja).
Evidentemente tenemos
que proteger las zonas
calientes y permitir el
asoleamiento en las frías
Orientación
sureste

46. Orientación 15 °
hacia el sur-este
• Asoleamiento durante
algunas tardes de
invierno
• Zonas de
sobrecalentamiento en
fachada aumentaron
• Pero pueden ser
bloqueadas por
dispositivos de control
solar.
• El punto crítico de diseño
será el límite de la zona
de sobrecalentamiento.

47. Decisiones
de diseño
A partir de éste punto
se define el ángulo de
protección necesario
en el transportador
de sombras

48. Como se aprecia en la
imagen, un ángulo de
protección de 70°
grados es suficiente
para proteger la
ventana del
sobrecalentamiento.

49. Método
Gráfico
Para evaluar un dispositivo de control solar necesitamos:
1. Diagrama solar estereográfico para la latitud del sitio (2)
2. Transportador solar o máscara de sombras
3. Tabla de temperaturas horarias en base a las normales
climatológicas del sitio1.
2.
3.

50. Procedimiento:
1. CalcularTemperatura Neutra y Zona de Confort para colorear la gráfica
de temperaturas horarias

51. Procedimiento:
2. Trasladar temperaturas horarias a la gráfica solar estereográfica

52. 3. Alinear transportador solar sobre la gráfica de modo que coincidan
ambos centros
Procedimiento:

53. Fachada NEFachada NW
Procedimiento:
4. Girar el transportador hasta encontrar la orientación del dispositivo
analizado

54. Fachada NW
De enero a junio la
temperatura en las tardes
está por encima de la ZC.
En los meses de mayo y
junio, desde las 13:00 el
calor es MUY INTENSO
hasta el anochecer
Procedimiento:
5. Encontrar las fechas y horarios con necesidad de protección solar

55. 6. Se buscan los ángulos que
cubren el período crítico y de
todas las combinaciones de
ángulos posibles que
satisfacen la protección
necesaria para seleccionar la
más conveniente.

56. 7. Con esta información,
diseñar dispositivos
sencillos o mixtos que
cubran las necesidades
mínimas detectadas,
utilizando el vocabulario
gráfico.

58. http://andrewmarsh.com/software/
http://luma-fauas.blogspot.com/