Universidade Ibirapuera Arquitetura e Urbanismo Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação MÓDULO 2: ILUMINAÇÃO NATURAL

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1 Universidade Ibirapuera Arquitetura e Urbanismo Conforto Ambiental: Insolação e Iluminação MÓDULO : INSOLAÇÃO MÓDULO : ILUMINAÇÃO NATURAL MÓDULO : ILUMINAÇÃO DE INTERIORES Docente: Claudete Gebara J. Callegaro º semestre de 0

2 CONFORTO AMBIENTAL MÓDULO : INSOLAÇÃO MÓDULO : INSOLAÇÃO Radiação Solar Geometria Solar Carta Solar Insolação de fachadas - Máscaras

3 CARTA SOLAR CARTA SOLAR Principais conceitos Construção de carta solar Leitura de carta solar

4 CARTA SOLAR PRINCIPAIS CONCEITOS

5 PRINCIPAIS CONCEITOS ESFERA CELESTE - OBSERVADOR A visão antropocêntrica que os antigos tinham do céu continua servindo para os estudos de insolação. A referência principal para o estudo do céu e da trajetória solar é o OBSERVADOR.

6 PRINCIPAIS CONCEITOS SISTEMA EQUATORIAL DE COORDENADAS As cartas solares são construídas para latitudes terrestres definidas. Cada latitude tem sua carta solar. O desenho da carta solar é feito a partir da observação quanto à posição do Sol na esfera celeste em relação a um observador na esfera terrestre: nas horas do dia > longitude em relação ao meridiano de Greenwich em cada dia do ano > variação da declinação solar em relação ao Equador para a latitude do observador na Terra > Zênite na esfera celeste /aprendendobasico/esferaceleste/esferaceleste.htm

7 PRINCIPAIS CONCEITOS SISTEMA EQUATORIAL DE COORDENADAS Os planos equatoriais celeste e terrestre são paralelos, assim como os eixos de rotação. zênite nadir FROTA, 00: O ângulo de declinação solar é medido em relação ao Equador Celeste, que é fixo e acompanha o Equador Terrestre.

8 PRINCIPAIS CONCEITOS SISTEMA EQUATORIAL DE COORDENADAS As cartas solares consistem na projeção das trajetórias aparentes do Sol em relação ao Observador. Cada dia do percurso do Sol é representado por uma circunferência que representa as horas do dia, marcada na Esfera Celeste, com centro no Observador. Uma parte da circunferência é visível do Plano do Horizonte (do nascer do Sol ao ocaso) e a parte não visível corresponde à noite naquela situação (latitude do Observador e dia do ano). O plano de projeção é o Plano do Horizonte desse Observador. MONTEIRO, 998:58, 59.

9 PRINCIPAIS CONCEITOS PROJEÇÃO ESTEREOGRÁFICA Existem vários tipos de sistemas de projeção cartográfica. Para a construção de cartas solares é utilizado o método estereográfico. Na Carta Solar, o referencial é o Nadir ao invés do Polo Norte. Esse mesmo raciocínio vale para a projeção de posições no hemisfério norte da esfera. doc/9056/pratic aestereogramas

10 PRINCIPAIS CONCEITOS SISTEMA EQUATORIAL DE COORDENADAS altitudes divisão em ângulos do plano do horizonte > distância do Sol em relação ao Zênite

11 PRINCIPAIS CONCEITOS DISTÂNCIA ZENITAL ALTURA DO SOL A distância zenital indica a altura do Sol tomada ao meio dia, caso a caso, pois depende do Zênite no lugar do observador. Ao invés de ter como referência o plano do horizonte do observador, adota o plano vertical perpendicular ao eixo Norte-Sul, que inclui o observador e o ponto zenital na esfera celeste. A distância zenital varia no ano, sendo que seus limites são marcados pelos solstícios de inverno e de verão. Ao invés de trabalhar com a distância zenital é possível utilizar a altura entre plano do horizonte e o Sol. MONTEIRO, 998:6.

12 PRINCIPAIS CONCEITOS LATITUDE Os ângulos de declinação solar mais significativos para nossos estudos são aqueles que definem a latitude dos lugares terrestres, tendo por referência a o plano equatorial: Equador: latitude 0 Trópico de Câncer: latitude 7 (ao norte do Equador) Trópico de Capricórnio: latitude - 7 (ao sul do Equador) Círculo Polar Ártico: latitude 66 (ao norte do Equador) Círculo Polar Antártico: latitude - 66 (ao norte do Equador) Por convenção, a latitude segue o mesmo princípio da declinação solar: Equador = 0 (d=0) ao norte do Equador é positiva (d>0) ao sul do Equador é negativa (d<0)

13 PRINCIPAIS CONCEITOS LATITUDE A latitude de um lugar é a medida do ângulo que se percorre quando se vai do Equador até o paralelo que passa por esse lugar, perpendicularmente ao Equador. Imagem captada do video

14 PRINCIPAIS CONCEITOS LATITUDE A declinação solar nos Equinócios define o Equador (90, ou seja, Sol a pino ao meio-dia, no zênite, vezes por ano). A declinação solar nos Solstícios define: os trópicos (90 no verão, ou seja, o Sol a pino ao meio-dia, no zênite) e os círculos polares (0 no inverno, ou seja, a partir desse ponto as radiações não atingem o solo). Imagens captadas do video

15 PRINCIPAIS CONCEITOS LATITUDE + DECLINAÇÃO MONTEIRO, 998:69, 7.

16 PRINCIPAIS CONCEITOS LATITUDE + DECLINAÇÃO

17 PRINCIPAIS CONCEITOS LATITUDE + DECLINAÇÃO

18 PRINCIPAIS CONCEITOS LONGITUDE A longitude de um lugar é medida comparando-se a posição do Sol ao meio-dia solar do local com a posição do astro ao meio-dia, do mesmo dia, do ponto de referência adotado internacionalmente: Meridiano de Greenwich. Para facilitar, a esfera terrestre é dividida em partes, com uma diferença de hora entre as linhas divisórias ou meridianos. O intervalo compreendido entre meridianos é conhecido como fuso horário. Por convenção internacional, as horas do dia iniciam no Meridiano de Greenwich, centro do fuso 0. _horario_mundial.php MONTEIRO, 998:9.

19 CARTA SOLAR CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR

20 CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR O que queremos saber é onde está o Sol, num determinado período desejado, de maneira a garantirmos em projeto a justa cota de Sol e de ar necessários a um ambiente propício às atividades ali previstas: cuidado com as fachadas muito ou pouco expostas, definição de aberturas, sombras... Para isso, é necessário conhecer a direção dos raios do Sol, representando-a nos planos horizontal e vertical, visualizando assim a insolação em planta e corte. corte planta A Carta Solar é um instrumento criado para esse fim.

21 CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR As coordenadas angulares utilizadas para localizar o Sol na abóbada celeste são: azimute (ângulo γ em relação ao Norte) > PLANTA altura (ângulo α em relação ao azimute ou ao horizonte) > almocântara= lugar geométrico dos pontos da abóbada celeste com a mesma altura > CORTE CORBELLA e YANNAS, 00: posição angular direta posição por projeção estereográfica

22 CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR º passo: Criar transferidor auxiliar de alturas. Desenhar projeção estereográficas das alturas solares na abóbada, de 0 em 0 graus (sugestão) > desde o Horizonte = 0 até o Zênite = 90. almocântara = lugar geométrico de alturas iguais FROTA, 00:58

23 CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR º passo: Criar transferidor auxiliar de azimutes. Desenhar os azimutes, de 0 em 0 graus (sugestão) > desde o Norte = 0 até 60 em sentido horário. NORTE linhas de azimute

24 CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR º passo: Escolher uma latitude e o desenho do Sol na esfera celeste. CORBELLA e YANNAS, 00:

25 CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR º passo: Escolher uma latitude e o desenho do Sol na esfera celeste. zênite NORTE plano do horizonte esfera celeste

26 CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR Transferidor de alturas Transferidor de azimutes CORBELLA e YANNAS, 00:

27 CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR HORÁRIOS Projeção estereográfica dos fusos horários latitude 0 (Equador) Projeção estereográfica dos fusos horários latitude 0 ao Sul do Equador 8 h 6 h deslocamento do vértice dos fusos 0 graus para o Sul deslocamento do vértice dos fusos 0 graus para o Norte Projeção estereográfica dos fusos horários latitude 0 ao Norte do Equador

28 CONSTRUÇÃO DE CARTA SOLAR Azimutes 60 <> 0 DEFINIÇÃO DA COORDENADA HORIZONTAL: Linha do horizonte (limite do plano do horizonte do observador) > sugestão de divisão a cada 5 (T=60 ) Plano do horizonte do Observador ki/ficheiro:tropical-areamactan-philippines.jpg Observador em pé no centro do plano do horizonte, olhando para o Norte 0 80 DEFINIÇÃO DA COORDENADA VERTICAL: Almocântaras (= altura na abóbada) Neste caso, às horas de dez, o Sol está a pino, ou seja, no zênite do lugar > solstício de verão. Isto significa que os raios solares estão incidindo sobre o plano do observador com um ângulo de 90, ou seja, com a máxima capacidade de insolação.

29 CARTA SOLAR LEITURA DE CARTA SOLAR

30 LEITURA DE CARTA SOLAR LOCALIZAÇÃO DE DATA E HORA EM DETERMINADA LATITUDE

31 LEITURA DE CARTA SOLAR DETERMINAÇÃO DO AZIMUTE PARA DATA E HORA EM DETERMINADA LATITUDE Ângulo de 8 graus a leste do eixo Norte-Sul pode ser transferido diretamente para a PLANTA

32 LEITURA DE CARTA SOLAR DETERMINAÇÃO DA ALTURA DO SOL PARA DATA E HORA EM DETERMINADA LATITUDE Identificar a que círculo de alturas corresponde o ponto e transferir o ângulo para o CORTE. No caso do ponto vermelho, altura é de aproximadamente 5 graus em relação ao horizonte (0 grau)

33 LEITURA DE CARTA SOLAR A insolação na face oeste ocorre das às 7 horas no solstício de inverno e das até aproximadamente 9 horas no solstício de verão, para a longitude de -0 graus.

34 LEITURA DE CARTA SOLAR O relógio de sol do exercício é praticamente o rebatimento da carta solar daquela latitude, em duas direções. O hemisfério fica trocado e as horas invertidas, pois ele indica a sombra de um objeto, ou seja, o caminho que o raio solar faria até o solo se não houvesse o obstáculo. Relógio de Sol em papel para uso didático. RIVERO, 986:7.

35 LEITURA DE CARTA SOLAR

36 REFERÊNCIAS CORBELLA, Oscar; YANNAS, Simos. Em busca de uma Arquitetura Sustentável para os trópicos - conforto ambiental. Rio de Janeiro: Revan, 00. FROTA, Anésia Barros. Geometria da Insolação. São Paulo: Geros, 00. MONTEIRO, Celso Antonio. Método de observação simulada do movimento aparente diurno do sol para estudos de insolação e iluminação solar, por meio de maquetes, em projetos arquitetônicos. Dissertação de Mestrado. Universidade Mackenzie. São Paulo, Centro de Divulgação da Astronomia. Universidade de São Paulo. CDA - CDCC - USP /SC - 6/06/