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Módulo 8 – Eficiencia energé4ca en edificios Tema 8.4 Geometría solar
www.energymanager.eu 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.
www.energymanager.eu 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 23.47° con respecto al plano de la eclípHca www.energymanager.eu 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. www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos terrestres Preseción
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos terrestres Nutación
www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares La Herra gira 360.99° cada 24 horas Por lo que el Sol se mueve a través del cielo a razón de 15.04° 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). www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares La altura solar define el ángulo que la visual al Sol forma con el horizonte. El azimut es la desviación que Henen los rayos solares con respecto al sur verdadero. www.energymanager.eu α
Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares Zenit: eje perpendicular al plano del observador que pasa por el punto de observación www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares 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. www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares 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. www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares 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. www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares La declinación puede calcularse mediante la ecuación propuesta por Cooper : 284 + n ⎞
⎛
δ = 23.45sen⎜ 360
⎟
365 ⎠
⎝
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) www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares 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 www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares 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: senα
= cos φ cos δ cos ω + senφsenδ
Azimut solar γ: cos δ senω
senγ =
cos α
Donde φ, δ y ω son la coordenadas horarias (laHtud, declinación solar y ángulo horario, respecHvamente). www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares www.energymanager.eu Eficiencia energé4ca en edificios – Movimientos solares 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. www.energymanager.eu Título del Módulo GRACIAS
Ing. Pablo Monterrubio
[email protected]
www.proyectotierra.com.mx
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