Tema 8.4 Geometría solar

Transcripción

1 Módulo 8 Eficiencia energé4ca en edificios Tema 8.4 Geometría solar

2 Eficiencia energé4ca en edificios Geometría solar La geometría solar es uno de los elementos más importantes dentro del proceso de diseño de una edificación, ya que a través del conocimiento de la trayectoria de los rayos solares, tanto en su componente térmica como lumínica, se logra una óptima orientación al edificio, logrando efectos directos de calentamiento, enfriamiento e iluminación, traducibles en términos de confort humano.

3 Eficiencia energé4ca en edificios Movimientos terréstres La Tierra está dotada de varios movimientos, propios o como resultado de su traslación en el espacio, revolución alrededor del Sol o afectación gravitatoria de otros cuerpos celestes: Rotación Traslación Precesión Nutación El eje de rotación de la Tierra está inclinado con respecto al plano de la eclíphca

4 Eficiencia energé4ca en edificios Movimientos terrestres En una traslación completa alrededor del Sol la Tierra tarda 365 días, 6 horas, 9 minutos y 9.54 segundos en recorrer los 930 millones de km.

5 Eficiencia energé4ca en edificios Movimientos terrestres Preseción

6 Eficiencia energé4ca en edificios Movimientos terrestres Nutación

7 La Herra gira cada 24 horas Por lo que el Sol se mueve a través del cielo a razón de por hora. Desde este punto de vista tolomeico, el Sol está restringido a moverse con dos grados de libertad en la esfera celeste En consecuencia, su posición en el firmamento queda descrita mediante dos variables angulares: la altura solar α y el azimut solar (o acimut) γ (también denominadas coordenadas angulares).

8 La altura solar define el ángulo que la visual al Sol forma con el horizonte. α El azimut es la desviación que Henen los rayos solares con respecto al sur verdadero.

9 Zenit: eje perpendicular al plano del observador que pasa por el punto de observación

10 El cálculo preciso del azimut y la altura solar depende fundamentalmente de tres parámetros: la lahtud del lugar φ, la declinación δ el ángulo horario ω, también denominadas coordenadas horarias.

11 La la4tud del lugar queda definida mediante el ángulo que determina el lugar de interés sobre la Tierra, con respecto al plano del ecuador. Este ángulo es posihvo cuando se mide hacia el norte del ecuador, y negahvo cuando es hacia el sur de éste.

12 La declinación define la posición angular del Sol al mediodía solar, es decir, en el momento en que el Sol está más alto en el firmamento con respecto al plano del ecuador. En otras palabras, la declinación es un índice del alejamiento que experimenta el Sol hacia el norte o el sur del ecuador.

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14 La declinación puede calcularse mediante la ecuación propuesta por Cooper : δ = sen n donde: δ es la declinación en grados sexagesimales n es el número del día del año (n = 1 para el primero de enero y 365 para el 31 de diciembre)

15 El ángulo horario (ω) es el ángulo comprendido entre el plano meridiano que pasa por el punto considerado y el plano meridiano que pasa por el Sol. Recibe el nombre de horario, precisamente porque su valor depende de la hora del día, es igual a cero al medio día solar y varía 15 por cada hora, siendo posihvo en las mañanas y negahvo por las tardes. Por ejemplo: ω = +30 a las 10:00 y ω = - 15 a las 13:00

16 Una vez determinados la lahtud, la declinación y el ángulo horario, la altura solar y el azimut pueden calcularse por medio de las siguientes ecuaciones: Altura solar α: sen α = cosφ cosδ cosω + senφsenδ Azimut solar γ: sen γ = cosδ senω cosα Donde φ, δ y ω son la coordenadas horarias (lahtud, declinación solar y ángulo horario, respechvamente).

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19 Ejercicio: Calcular la altura solar y el azimut para: a) Ciudad de México, 21 de diciembre, 12:00 hrs. b) Ciudad de México, 21 de junio, 12:00 hrs. c) Ciudad de México, 23 de sephembre, 12:00 hrs. d) Monterrey, 21 de junio, 12:00 hrs. e) Ciudad de México, el día de tu cumpleaños, 12:00 hrs.

20 Título del Módulo GRACIAS Ing. Pablo Monterrubio