métodos analíticos Existen tres formas de conocer y analizar el comportamiento del sol la primera es a través de métodos gráficos que de hecho son los más prácticos para los arquitectos ya que a pesar de que no proporcionan información precisa o exacta si se presentan en forma Clara fácilmente traducible en términos de diseño y con la aproximación necesaria para los fines arquitectónicos encontramos varios tipos de diagramas cada uno de ellos Con distinta finalidad diagramas de trayectoria y posición solar el diseño análisis y evaluación de los sistemas y dispositivos de control orientación y ubicación de los espacios
el análisis de las obstrucciones etcétera y los diagramas para la estimación cuantitativa de la energía solar se obtiene de ellos la segunda metodología es a través de los métodos matemáticos los cuales nos proporcionan información precisa utilizada principalmente para fines técnicos como lo son balances de energía análisis y evaluación de materiales constructivos y su transferencia térmica diseño de sistemas y dispositivos solares activos etcétera la tercera es a través de modelos físicos de simulación maquetas y heliodon que nos dan únicamente una visión cualitativa del comportamiento del edificio una última opción que no nombramos como tal es que
existen programas informáticos como lo es el sketchup donde nosotros vamos a geolocalizar nuestro modelo nuestro diseño y este programa ya tiene configurado una geolocalización donde nos arroja sombras y nos marca en cada fecha en cada hora del año según su ubicación Cómo es la asolamiento para nuestro edificio Bueno vamos a empezar ampliando el modelo matemático de posición solar a través de métodos numéricos podemos determinar las coordenadas solares en forma precisa para ello Es necesario tener la ubicación geográfica del sitio de análisis es decir su latitud y longitud y también debemos definir el día del año
que se va a llamar n en nuestra fórmula y la hora solar en que nos interesa determinar la posición solar para fines del cálculo la hora solar deberá expresarse en grados de meridiano celeste del sol respecto a la posición del medio mediodía el ángulo horario t a las 12 horas es igual a 00 gr donde 1 grado es igual a 4 minutos y 15 gr es igual a 60 minutos matemáticamente el ángulo horario se define para el tiempo am como positivo y para el tiempo pm negativo de tal forma que a las 11 horas el
ángulo horario es igual a + 15 mientras que a las 13 es de -15 de tal forma que el ángulo horario queda definido por la siguiente expresión t que sería el ángulo horario es igual a 12 menos la hora por 15 Es decir 12 - 11 da 1 * 15 nos queda el valor y si fuera 12 - 13 nos queda -1 por 15 y nos da -15 como vimos un poquito más arriba el primer paso en el cálculo es determinar la declinación que la vamos a nombrar como d la cual puede obtenerse a partir
de la ecuación de Cooper donde la declinación es igual a 23,45 gr por el seno de 360 multiplicado por la división de 284 + n donde dijimos que n es el número del día consecutivo del año las coordenadas solares de altura y asimut quedan definidas En las siguientes ecuaciones altura solar el seno de la altura es igual a el coseno de la latitud por el coseno de t que dijimos que era nuestro ángulo horario más el seno de la latitud por el seno de D que era la declinación fórmula de asimut el coseno de asimut
es igual al seno de la altura por el seno de la latitud menos el seno de la declinación y todo esto es dividido por el coseno de la altura por el coseno de la latitud haciendo el uso de las expresiones anteriores puede calcularse la longitud del día es decir el tiempo de Sol desde el hasta el ocaso esto sería haciendo que H sea igual a cer o bien se puede calcular la duración del día donde si reemplazan los valores ya conocidos de latitud declinación y ángulo horario podemos encontrar el valor de W que se utiliza
para dividirlo en 15 y ahí encontramos las horas de duración del día según donde nos ubiquemos el yoc caso se definen también usando el W que sería la duración del día también usando la latitud la declinación y el ángulo horario podemos encontrar despejando en estas fórmulas estos valores y vamos a encontrar Cuándo es el amanecer y cuándo es el ocaso Les recomiendo hacer un ejercicio práctico con los valores de la zona donde ustedes viven para corroborar en cierta fecha del año si es correcta la duración del día la hora del amanecer y la hora del
atardecer una vez definidas las coordenadas solares altura y asimut es posible determinar el ángulo de incidencia del Rayo solar en relación a cualquier superficie inclinada con un ángulo s lo vamos a llamar en la fórmula respecto al plano horizontal y una orientación que se va a llamar o en la fórmula con respecto al sur este ángulo de incidencia que lo vamos a llamar Q en la fórmula queda definido como el ángulo que se forma entre el Rayo solar y la normal a la superficie entonces despejamos en la fómula ula la altura solar despejamos también el
ángulo formado entre la simut del Rayo solar y la proyección horizontal de la normal de la superficie u la orientación de la fachada y reemplazamos también con la inclinación de la superficie con respecto al plano horizontal Obviamente si la superficie es vertical es decir es una fachada se reduce bastante la fórmula porque no tendríamos los ángulos de inclinación s todas las expresiones anteriores están dadas en tiempo solar verdadero la relación entre tiempo solar y tiempo oficial o civil está dada por otra expresión donde el tiempo solar es igual al tiempo oficial El que conocemos todos
más la ecuación del tiempo más 4 por la longitud del Meridiano de referencia horaria oficial menos la longitud del meridiano del lugar local todos estos valores ustedes los tienen que ir reemplazando para poder hacer estos cálculos la ecuación del tiempo la pueden consultar en el anuario astronómico nacional o se puede calcular de manera aproximada mediante la fórmula de Spencer 17
