Tipos de cartas solares

arquitectura

1. FUNCION DE LAS CARTAS SOLARES
La carta solar cilíndrica consiste en un diagrama en
el que se representa la posición del Sol sobre un
lugar determinado para fechas diferentes y a
diferentes horas, en función de la altura del Sol y el
acimut del punto (orientación con respecto al Sur).
En el eje vertical se sitúa la altura solar en grados
sexagesimales y en el eje horizontal el acimut
medido desde el Sur. Una de las aplicaciones de la
carta solar es conocer el número de horas de sol
teóricas (con cielo despejado) que reciben las
diferentes fachadas de un edificio (o laderas de una
montaña) cuando no ocurre ninguna obstrucción (no
hay sombras proyectadas, así servirán para fachadas
de edificios o laderas de elevada pendiente). Para
ello únicamente hay que considerar que el acimut en
grados sexagesimales del eje X del diagrama
expresa las diferentes orientaciones de la superficie:
Así, en función de la orientación a la que esté expue
sta una u otra ladera, se puede diferenciar claramente el número de horas de sol a la que está
expuesta. La ladera norte apenas cuenta con algo de sol a primeras horas y al final del día. De
septiembre a marzo no hay ninguna hora. En las laderas orientadas al nordeste y noroeste hay un
mayor número de horas de sol, en la ladera noreste recibe el sol únicamente por la mañana
mientras que la ladera noroeste recibe el sol únicamente por la tarde. En la ladera oeste el
soleamiento alcanza la mitad de las horas de día, en la ladera este se tienen las mismas horas de
sol que en el oeste pero todas por la mañana. La ladera este presenta unas adecuadas
condiciones de insolación. En la ladera sudeste la mayor parte de las horas de sol se producen
por la mañana (desde el punto de vista arquitectónico es una orientación recomendable). La
ladera sur recibe la práctica totalidad del número de horas de sol. En la ladera sudoeste recibe el
mismo número de horas de sol que en la ladera sudeste, pero en este caso la mayor parte de las
horas de sol se producen por la tarde, se puede producir un calentamiento perjudicial desde el
punto de vista del confort climático en el sudoeste
COMO FUNCIONA?
Según el ejemplo:
Podemos ver un punto determinado por
elección de un día y hora (16 de
abril/9am) al trazar la línea que une el
centro de la carta solar con el punto
obtendremos el ángulo de Acimut. El
ángulo de altitud se obtendrá, trazando
con compás el radio que une el punto y la
escala de grados que se encuentra al
inferior de la carta solar. Por tanto, las
sombras arrojadas aproximadamente sería
así:

2. TIPOS DE CARTAS SOLARES

El recorrido solar se puede estimar por medio de gráficos geométricos, construidos siguiendo
los principios antes expuestos, o por medios análíticos, ya que la mecánica celeste se pueden
describir por ecuaciones de trigonometría espacial. Como anexo se muestra el listado del
programa informático "Cartasol" elaborado en Qbasic por el profesor. La representación mas
elemental del recorrido solar sobre la hemiesfera celeste se puede realizar en sistema diédrico,
aunque requiere operaciones de geometría descriptiva para su utilización. Un modelo tradicional
es la Carta Solar de Fisher-Mattioni.
Las cartas solares nos indican el recorrido solar sobre el horizonte teórico. El soleamiento
efectivo de un lugar se reduce por la altura del horizonte real.
1. CARTAS SOLARES EN PROYEC CIÓN ESTEREOGRÁFICA.
(DIAGRAMA DE SOMBRAS.)
Una versión modificada, para su lectura directa en planta, es la Carta Solar Estereográfica. Su
uso es tan sencillo como determinar la curva de la fecha (día 21 de cada mes) y el punto de la
hora solar real, para leer directamente la Altura solar A en los círculos concéntricos y el Azimut
Z en el borde de la carta. Se advierte que cada latitud precisa de una carta solar diferente,
mostrándose la correspondiente al paralelo de Canarias (Lat. 28º N).
2. CARTA SOLAR DE FISHER
Se construye en utilidad de Sistema representativo diédrico.
Se conoce la dirección de los rayos solares en un momento
concreto.
Basado en la realización de proyecciones ortogonales sobre dos
planos entre sí; tomando como referencia el azimut
1
y la altura
solar



1
Ángulo que con el meridiano forma el círculo vertical que pasa por un punto de la esfera celeste o del
globo terráqueo.

3. 3. CARTA SOLAR DE CILÍNDRICA
Una variante muy interesante para los arquitectos es la Carta Solar
Cilíndrica, basada en la proyección del recorrido solar en un
cilindro que rodee al observador, en vez de una hemiesfera. Al ser
cortado el cilindro por el norte se puede desplegar una proyección
plana del recorrido solar, con lectura directa de la Altura y Azimut
solar. En la práctica se utiliza una escala uniforme para la altura
solar (0º a 90º), para evitar que el sol "se salga por arriba del
cilindro". La principal ventaja de la carta cilíndrica es la
posibilidad de representar el horizonte real en torno al observador,
y estudiar directamente las obstrucciones solares, así como el
diseño directo de ventanas y parasoles.
La carta solar cilíndrica permite representar la panorámica del
paisaje, utilizando dos sencillos instrumentos: la Brújula, para
determinar la orientación respecto al Sur o azimut de cada punto singular la silueta del entorno,
y el Clinómetro, para determinar la inclinación de la visual, o altura real sobre el horizonte de
cada punto singular
 Constituye una variante interesante para los arquitectos basada en la proyección de la
posición del sol sobre una superficie cilíndrica de revolucíon.
 Representa el horizonte real en torno al observador.
 Se hace necesario conocer con antelación la altura y el azimuth.


Superponiendo los recorridos solares con la silueta del horizonte real se pueden analizar las
horas efectivas de soleamiento para cada estación del año. Otra aplicación de la carta cilíndrica
es la posibilidad de dibujar la porción de cielo visible desde una superficie cualquiera o la
posible incidencia del sol a través de una ventana.

4. CARTAS SOLARES EN PROYECCIÓN DIÉDRICA U
ORTOGONAL

4. PASO1 :
es conveniente distribuir los espacios de la lamina de trazo
de la grafica solar como se muestra a continuacion:




PASO 2 :
se traza un medio circulo (alzado) identificando los
puntos importantes :
A. centro , punto del eje oriente - poniente
B. norte
C. sur
AZ. linea zenit
BC. line de horizonte

PASO 3:
a partir de la linea de zenit , se miden los grados de altitud del lugar que se va a estudiar, sis e
encuentra en el hemisferio sur se gira a la izquierda en dirección al punto B.
si se trata de un lugar localizado en Ecuador, la linea coincide con la lnea AZ, en el presente
ejemplo trazaremos la grafica de la cuidad de puebla que se encuentra a 19° latitud norte , por lo
que a partir del punto A, denominado linea EA, linea de los equinoccios de primavera (21 de
marzo) y otoño (22 de septiembre).
tomando como referencia el puto E, se miden 90° hacia la izquierda (perpendicular a la linea E,
se miden 90° hacia la izquierda (perpendicular a la linea EA), localizado el punto F. (fig 3)

5. PASO4 :
a partir del punto E se gira la derecha 23°27"
localizado el punto G y hacia la izquierda 23°27"
localizado hacia el punto H, se traza dos lineas
paralelas a la linea EA a partir de los puntos G y H y
se cortan con la linea BC en los puntos G" y H" la
linea G-G" sera la del solsticio de verano (21 de
junio) y la linea H-H" sera la del solsticio de invierno
(22 de diciembre).
donde se intersecta la lin ea H-H" con la linea AF
encontramos el punto F" (fig. 4)
PASO 5 :
se prolonga la linea AF y en algun punto cercano,
se localiza el punto I y tomando de radio la linea
AE (IJ=AE) se traza un semicirculo, mismo que se
divide en seis partes iguales a cada 15°, cada
punto representa una hora, siendo el punto de linea
a las 6 horas y el punto perpendicular AJ las 12
horas. Por lo tanto tendremos las 6,7,8,etc. Y de
regreso el punto de las 11 horas. Sera igualmente
el de las 13 horas, el de l as 10 sera las 14 horas y
asi sucesivamente.
Se proyectan estos puntos en forma paralela a la línea I hasta que se cortan con la linea AE

PASO 6 :
se procede de igual forma que en el paso anterior, con la variación de que el trazo del
semicírculo se toma como radio HF" , de esta forma localizamos el punto J" a partir de la cual
se traza un semicírculo, que será de radio menor. Los puntos localizados de las horas se
proyectan en las líneas H-H" y G-G" . Una vez localizados los puntos de las lineas H-H" y G-G"
se unen los tres puntos correspondientes a cada una de las
horas (fig 6)
PASO 7 :
se prolongan las lineas H-H" , AE y G-G" . En un punto
cualquiera de la prolongacion de la linea AE se localiza el
punto k, a partir de este punto se traza una linea
perpendicular a la linea AK que se corta con la
prolongación de las lineaH-H" G-G", tomando como
radio la distancia entre el punto K y la intersección de la
linea perpendicular con la linea H-H" se traza un circulo,
localizando de esta manera los cuatro puntos
correspondientes a los solsticios y los equinoccios : L1:
equinoccio primavera, L2: solsticio de verano , L3:
equinoccio de otoño y L4: solsticio de invierno (fig7

6. PASO 8: a partir del punto L1 (equinoccio de primavera)
se miden hacia la izquierda 9° y despues se divide el
circulo en tramos de 30° , correspondiendo a cada punto el
dia primero de cada mes, asi el primer punto localizado
corresponde al 1 de aabril.
Posteriormente se proyectan estos puntos en forma paralela
a las lineas H-H" AE y G-G" hasta que se intersecten con
la linea BC (fig 8)


PASO 9 : se proyecta la figura del medio circulo (alzado) para formar un circul en planta,
tomando como radio la distancia AB, se trazan los ejes norte-sur, este-oeste , en donde la linea
zenit AD se onvierte en el punto Z (fig 9)
PASO 10: se prolonga la linea nort e-sur y tomando como radio la misma distancia que el
circuloen planta, se traza un meio circulo que se divide en 12 partes iguales en segmentos de
15°, cada punto representa una hora que inicia en el este las 6 horas. La linea norte-sur las 12
horas. Y el oeste las 18 horas, estos puentos se proyectan en forma paralela a la linea norte-sur,
igualmente se proyectan los puntos de las horas que se enuentra la linea AE de los equinoccios
haciendo intersecar cada hora en un punt; el 6 de alzado con el 6 de planta, que en este caso sera
el punto correspondiente al este, el 7 del alzado con el 7 en la planta, el 8 del alzado con el 8 en
plant a,etc. Que al unirse todos estos forman una curva que inicia en ele punto del este 6 horas.
Y termina en el punto de oeste 18 horas (fig 10)

7. PASO 11: tomando como radio la distancia HF" se traza una media ircunferencia en la misma
proporcion que la figura anterior, y se procede a realizar los mismo pasos.
En la proyeccionde los puntos correspondientes a las horas, se toman de la figura del alzado de
las lineas corrtespondientes a los solsticios (H-H" yG-G") los puntos localizados en la
circunferencia corresponden a los puntos H" (hora de salida y ocultamient del sol el dia 21 de
junio) y G"(hora de salida y ocultamiento del sol el dia 22 de diciembre), los demas
corresponden a las mismas h oras en planta y en alzado (fig 11).

PASO 12: se unen los puntos con i gual horaio de las tres curvas: equinoccios y solsticios,
despues se proyectan las lineas de los mese en el paso 8 (FIG 12 Y 13).

SOMBREAMIENTO
EN LAS EDIFICACIONES
El soleamiento es el elemento fundamental al momento de buscar definir el clima de una parcela
o lote determinado.
Es un factor que influye enormemente en otros elementos del clima y sobre todo el microclima
modificando, temperatura, humedad, brisas, etc.
En proyectos edificativos es una herramienta imprescindible para el diseño de la topología y
orientación de cerramientos y huecos exteriores.

8. Es necesario para el diseño y durabilidad de los
elementos constructivos por excesivo calentamiento
de fachadas y cubiertas de las edificaciones.
En urbanismo, el soleamiento es un elemento
fundamental para definir el clima de un territorio o
parcela, pero además es un factor con una enorme
influencia en los otros elementos del clima, y sobre
todo, del microclima, pues modifica la temperatura y
humedad, brisas, vegetación, etc, del lugar. En el
proyecto de edificios, el soleamiento es una
herramienta imprescindible para el diseño de la
topología y la orientación de los cerramientos y
huecos exteriores. Decía Vitrubio que el arquitecto ha
de saber la astronomía para poder formar los
cuadrantes solares: ...La naturaleza de parages hace
que se escojan diversos aspectos para que las
diversas partes de los edificios, á fin de hacerlos
mas sanos y comodos. Por exemplo, las Piezas de
dormir y las Bibliotecas se colocan al Oriente, las
Viviendas de invierno al Poniente, los Gavinetes
de Pinturas y otras curiosidades, que piden
siempre una luz igual, al Septentrion. En
particular, es la base de la Arquitectura
bioclimática, que aprovecha las energías naturales
y sus variaciones diarias o estacionales para
acondicionar el ambiente de edificios y espacios
exteriores a las necesidades de los habitantes,
como una metáfora de la adaptación climática de
los seres vivos. En la iluminación natural, permite resolver la contradicción habitual de todo
buen diseño de hueco de luz, que debe permitir la entrada del máximo de luz difusa, procedentes
de la bóveda celeste, pero al mismo tiempo impedir el soleamiento directo en épocas de calor
(en verano, por la tarde), ¡aunque permita la calefacción solar directa en épocas de frío!. Es
necesario para el diseño y durabilidad de elementos constructivos, por el excesivo calentamiento
de fachadas y cubiertas de edificios (¡hasta 75ºC!), las previsiones de aislamiento térmico o el
cálculo y dimensionado de las instalaciones de climatización.







Posicionar habitaciones y ventanas según necesidades

9. Estrategias utilizadas en la arquitectura bioclimática
Un edificio energéticamente eficiente debe diseñarse y construirse teniendo en cuenta un amplio
conjunto de características:
 La fachada principal con grandes ventanales debe estar orientada al sur. A ella deben dar las
habitaciones de mayor uso, incorporando dispositivos para disminuir la entrada de energía solar
en la época de calor.
 Los huecos tendrán un tamaño variable según su orientación: o Los orientados al sur deben ser
amplios, con vidrios que aumenten el efecto invernadero y con dispositivos que controlen la
entrada o salida de energía, como voladizos y persianas interiores. o Los orientados al norte
deben ser pequeños, de modo que permitan la iluminación natural y el establecimiento de
corrientes cruzadas de aire. o Otras orientaciones deben tener huecos intermedios y, en
particular, los huecos orientados al este o al oeste deben incorporar obstáculos verticales para
impedir laentrada de radiación directa en verano.
 Los muros exteriores deben tener un alto poder aislante térmico (grosor, materiales, doble
tabique con materiales intermedios…). Para que los edificios puedan aprovechar estas
características, deben adoptarse medidas de carácter urbanístico: separación suficiente de
edificios para impedir el sombreamiento, grandes avenidas en dirección este-oeste, etc. Llas
características anteriores se refieren a los denominados elementos solares pasivos; su
funcionamiento no lleva consigo más consumo de energía que la necesaria para construirlos.
Los edificios energéticamente eficientes deben incorporar también los llamados elementos
solares activos. Se trata de unos dispositivos que captan la energía solar y la transforman. los
que la transforman en electricidad son los módulos fotovoltaicos; los captadores solares
térmicos la transforman en energía térmica, que puede utilizarse para el agua caliente sanitaria o
para la calefacción del edificio. Incluso la refrigeración del edificio en épocas de mucho calor
puede hacerse a partir de la energía solar, mediante las tecnologías del frío solar. Dado que la

10. energía de la que se sirven es la energía solar -que es gratuita- su empleo supone un gran ahorro
de energía convencional y en el plazo de unos pocos años su coste queda amortizado. Desde
luego, para que las instalaciones puedan funcionar de noche, o cuando el tiempo esté nublado,
los sistemas solares activos deben complementarse con otra fuente de energía (gas, 4 biomasa,
corriente eléctrica de red, etc.) o con sistemas que acumulen la energía solar durante los días
soleados, para liberarla cuando sea necesaria. Todos estos elementos favorecen el ahorro
energético en los edificios, contribuyendo así, de forma decisiva, a resolver el problema que nos
habíamos planteado sobre las consecuencias del consumo mundial de combustibles fósiles:
calentamiento global, conflictos y desigualdades sociales, etc. Las estrategias pasivas utilizadas
a lo largo de la historia de la humanidad, han sido las siguientes:
 Estrategias tradicionales.  Nuevas estrategias.