Sustanaible construccion Estudiante quinto año de ingeniería civil en energía y medio ambiente

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Revisión literaria

Geometría solar

La geometría solar es uno de los elementos más importante dentro del proceso de diseño de la Arquitectura Bioclimática ya que a través del conocimiento del comportamiento de la trayectoria de los rayos solares, tanto en su componente térmica como lumínica, lograremos dar la óptima orientación al edificio, la mejor ubicación de los espacios interiores de acuerdo a su uso, y podremos diseñar adecuadamente las aberturas y los dispositivos de control solar, logrando efectos directos de calentamiento, enfriamiento e iluminación, traducibles en términos de confort humano. Dicho esto debemos tener en cuenta el movimiento del sol para la construcción de nuestra edificación, tanto en invierno como en verano.

MODELOS MATEMÁTICOS (De posición solar).

A través de los métodos numéricos podemos determinar las coordenadas solares en forma precisa. Para ello es necesario tener la ubicación geográfica del sitio en análisis: Latitud (l) y Longitud (L), y también debemos definir el día del año (n) y la hora solar en que nos interesa determinar la posición solar.

Para fines del cálculo, la hora solar deberá expresarse en grados, del meridiano celeste del Sol respecto a la posición del medio día. El ángulo horario (t) a las 12:00 h es igual a 00.00° (donde 1°= 4 minutos y 15°= 60 minutos). Matemáticamente el ángulo horario se define:

Para el tiempo a.m. el ángulo horario es positivo y para p.m. es negativo, de tal forma que a las 11:00 h el ángulo horario es igual a +15° mientras que a las 13:00 h es igual a -15°. De tal forma que el ángulo horario queda definido por:

t = (12 - hora) 15

El primer paso en el cálculo es determinar la declinación (d), la cual puede obtenerse a partir de la ecuación de Cooper:

d= 23.45° sen (360 ((284 + n)/365))

Dónde:

n es el número del día consecutivo del año.

Las coordenadas solares: altura (h) y acimut (z), quedan definidas por las siguientes ecuaciones:

Altura solar:

sen h = (cos l • cos d • cos t) + (sen l • sen d)

Azimuth solar:

cos z = (sen h sen l- sen d) / (cos h cos l)

Haciendo uso de las expresiones anteriores puede calcularse la longitud del día, es decir, el tiempo de sol desde el orto hasta el ocaso. (haciendo h = 0)

w = 2 [arc cos (-tan l • tan d)]; (ángulo horario)

O bien:

Duración del día = w / 15 ; (horas) mientras que el Orto y el Ocaso se definen por:

Orto:

w1 = +arccos (tan l • tan d) ; (ángulo horario)

O bien:

Orto = w1 / 15; (hora)

Ocaso: w2 = -arccos (-tan l • tan d) (ángulo horario)

O bien:

Ocaso = (w2 / 15) + 12; (hora)

Dónde:

Latitud (l) Altura solar (h)

Longitud (L) Acimut (z)

Día del año (n) Duración del día (w)

Declinación (d) Orto (w1)

Ángulo horario (t) Ocaso (w2)

Una vez definidas las coordenadas solares, altura y acimut, es posible determinar el ángulo de incidencia del rayo solar en relación a cualquier superficie inclinada con un ángulo (S) respecto al plano horizontal, y una orientación (o) con respecto al sur. Este ángulo de incidencia (q) queda definido como el ángulo que se forma entre el rayo solar y la normal a la superficie.

cos q = (cos h • cos C • sen S) + (sen h • cos S)

Dónde:

q = ángulo de incidencia

h = altura solar

C = ángulo formado entre el acimut del rayo solar y la proyección horizontal de la normal de la superficie;

u orientación de la fachada (o).

S = inclinación de la superficie con respecto al plano horizontal.

Si la superficie es vertical (fachada), entonces:

cos q = (cos h • cos C )

Todas las expresiones anteriores están dadas en TIEMPO SOLAR VERDADERO. La relación entre el tiempo solar y el tiempo oficial o civil está dada por la expresión:

TIEMPO SOLAR = TIEMPO OFICIAL + ET + 4 (Lr - Lloc)

Dónde:

ET = Ecuación del tiempo

Lr = Longitud del meridiano de referencia horaria oficial

Lloc= Longitud del meridiano del lugar (local)

La ecuación del tiempo puede consultarse en el Anuario Astronómico Nacional o se puede calcular de manera aproximada mediante la fórmula de Spencer:

ET= ((0.000075 + 0.001868 cos (G) – 0.032077 sen (G) - 0.014615 cos (2G) – 0.04089 (2G)) * 229.18

Dónde:

ET = Ecuación del Tiempo

G = Ángulo diario (en radianes)

G = 2*pi*(n-1) / 365

Dónde: n = número de día consecutivo de año (1-365)

[pic 2]

Construcción sustentable en el mundo

En el mundo la edificación sostenible es el proceso en que todos los actores implicados (propiedad, proyectistas, constructores, equipo facultativo, suministradores de materiales, administración, etc.) integran las consideraciones funcionales, económicas,