DETERMINAÇÃO DE SOMBRAS COM BASE NA CARTA SOLAR

Universidade Ibirapuera
Arquitetura e Urbanismo
16mar2016
CONFORTO AMBIENTAL: INSOLAÇÃO E ILUMINAÇÃO
DETERMINAÇÃO DE SOMBRAS COM BASE
NA CARTA SOLAR DE PROJEÇÃO ESTEREOGRÁFICA
Profª Mª Claudete Gebara J. Callegaro
O ser humano necessita do Sol para viver,
porém, para o conforto ambiental
sustentável, é preciso controlar a incidência
de radiações diretas sobre os espaços de
uso humano.
Os obstáculos externos à incidência de
radiação direta numa edificação precisam ser
estudados e mapeados
•seja por impedirem a incidência direta
de luz solar nas áreas que necessitam de
maior insolação, como dormitórios e
salas,
•seja para protegerem a edificação nas
horas de maior aquecimento do dia.
O sombreamento pode propiciar economia
energética tanto no calor como no frio, com a
redução do uso, respectivamente, de
aparelhos de refrigeração ou de aquecimento.
A Carta Solar permite a
determinação gráfica de
sombras e serve à
implantação de:
•edifícios,
•playgrounds e piscinas,
•pontos de ônibus,
•esculturas,
•escolha de espécies
vegetais para jardins,
•criadouros...
Quanto ao aspecto insolação para o
conforto ambiental em arquitetura,
precisamos saber:
o período de tempo em que
determinado plano recebe
diretamente a radiação solar,
a área insolada nesse período.
Podemos, com isso, planejar aberturas
e proteções no ambiente construído, de
modo a que
 a iluminação,
a temperatura,
a ventilação do lugar
sejam adequados ergonomicamente às
atividades previstas e ao
público usuário.
O sombreamento pode ser obtido por meio de:
•vegetação,
•componentes da própria edificação, como pérgulas horizontais ou verticais,
venezianas, brises externos e outros protetores solares,
•elementos internos.
CAIXA, 2010, p.63
Conhecendo-se o azimute solar e a altura solar
em determinada latitude, dia e hora, pode-se
determinar a sombra de um edifício pelo
sistema mongeano de projeções.
Sombra nada mais é do que a
projeção de um obstáculo à
passagem da luz.
Sendo assim, para sua determinação
recorre-se à geometria descritiva.
raio
projetante
plano de
projeção
PROJEÇÃO CÔNICA
centro de projeção a uma
distância finita
A projeção de um objeto é sua
REPRESENTAÇÃO GRÁFICA num plano.
Os elementos básicos da projeção são:




Plano de projeção em que se quer
representar o objeto (o papel, p. ex.);
Objeto no espaço a ser representado
(ponto, reta, plano, sólido);
Projetante, ou raio projetante: oblíquo ou
ortogonal ao plano de projeção;
Centro de projeção: localizado a uma
distância finita (uma lâmpada, p. ex.) ou
infinita (o Sol, p. ex.).
PROJEÇÃO CILÍNDRICA
centro de projeção a uma
distância infinita
Quando um Observador necessita ver um Objeto em Verdadeira Grandeza,
ou seja, com sua forma e posição reais,
ele se movimenta ao redor do Objeto,
ou, conforme o caso, gira o Objeto
registrando as imagens dos “melhores ângulos”.
Em outras palavras, busca posições estratégicas em que possa olhar
perpendicularmente para as faces do Objeto que mais o caracterizam.
Na linguagem arquitetônica, esses registros são feitos em Épura,
resultando em Plantas, Cortes, Vistas.
A transferência dos dados da Carta Solar para a épura segue esse mesmo
raciocínio;
ou seja, busca-se o melhor ângulo para desenhar o raio de Sol incidindo
sobre determinada superfície ou abertura
num determinado momento.
A altura solar é transferida para PV e aparecerá em Corte ou Vista.
O azimute solar é transferido para PH e aparecerá em Planta.
Sistema Mongeano de Projeção: base cilíndrica ortogonal
A sombra começa, sempre, no próprio
objeto que obstrui a luz; encobre tudo o
que estiver atrás desse objeto, desde que
dentro do cone ou do cilindro de projeção.
Neste exemplo, a sombra (cinza) está delimitada
pela haste (vermelha), pelo raio de luz que passa
pelo topo da haste (amarelo) e por PH.
VG
O plano da sombra é perpendicular ao PH e,
assim, sua projeção em PH passa a ser um
segmento de reta, sobre o qual coincidem as
projeções das 3 arestas do triângulo da sombra. A
aresta azul é a única em VG.
O plano da sombra é oblíquo ao PV e sua
projeção permanece triangular, porém distorcida.
A aresta vermelha é a única em VG.
Falta descobrir a VG da aresta amarela, para se
conhecer o formato e o tamanho da sombra.
A verdadeira grandeza da aresta amarela é determinada no PV, pelo
rebatimento da aresta azul (PH) sobre a linha de terra, encontrando-se,
assim, o ponto em que o raio de luz atinge o solo (fim da sombra).
VG
Agora, todo o desenho da
sombra é visto em VG, no PV.
No PH, a sombra continua
sendo um segmento de reta.
PASSOS PARA O TRAÇADO DE
SOMBRAS A PARTIR DA CARTA
SOLAR
EQUINÓCIOS
CAII -
Profª Claudete Gebara J. Callegaro.
Última alteração em 17/09/2014.
1º passo para o traçado de
sombras em épura:
Alinhar N-S da planta do objeto
que provoca a sombra, com N-S
da Carta Solar daquela latitude.
Considerar cada aresta do edifício
como uma haste e aplicar o
mesmo raciocínio de leitura da
carta solar e determinação da
sombra em cada aresta.
ELEVAÇÃO
PLANTA
2º passo:
Transferir o azimute solar da Carta (ângulo verde) para PH da épura.
Direção da sombra em PH (linha verde) = azimute + 180°
A direção da sombra em PH está
definida, mas ainda não sabemos
seu comprimento.
3º passo:
Transferir a altura solar da Carta (círculos concêntricos, “copinho”, com 0° no
horizonte) para PV da épura, a partir da projeção do topo da haste sobre PV,
encontrando-se o fim da sombra sobre a Linha de Terra (LT).
O alcance da sombra em PV está
definido, mas ainda falta cruzar essa
informação com a direção em PH.
4º passo:
O ponto em que o raio de Sol encontra o Plano do Horizonte, OU SEJA, onde a sombra termina,
encontrado em PV (3º passo), é transportado para delimitar a projeção da sombra em PH (linha
verde). Esse “transporte” é feito pelo rebatimento com o compasso.
A projeção da sombra em PH
está em VG (linha verde) – 2º
passo.
No exemplo, o raio de Sol não
está paralelo ao PV; portanto
nossa visão do mesmo, em
épura, fica distorcida (como no
exercício prático de observação
feito em classe).
A projeção em VG da sombra,
no PV – 3º passo - apenas
serve de referência para a
construção seguinte.
O rebatimento - 4º passo define o comprimento da
sombra em PH.
5º passo:
Transferir o fim da sombra em PH (4º passo) para o PV, de
modo a se encontrar a projeção da sombra em PV (linha azul)
Para finalizar a representação
da sombra em épura, procedese a um 5º passo, que é a
representação distorcida (linha
azul) da projeção do raio de Sol
em PV.
Os mesmos princípios aplicados para determinação de sombras são
utilizados na determinação da insolação de áreas internas.
CARVALHO, 1970:41
Existem programas
computacionais que
fazem esse trabalho,
mas é importante
entender que estes
são os princípios por
trás dos mesmos.
EXERCÍCIO RESOLVIDO
Desenhe no plano horizontal e no plano vertical a sombra do edifício a seguir,
localizado na latitude 24°Sul:
•às 8 horas e ao meio-dia, no solstício de inverno;
•às 11 horas e às 14 horas, no solstício de verão.
N
ELEVAÇÃO
PLANTA
DADOS DO
PROJETO
O primeiro passo é SEMPRE alinhar
o Norte do Projeto com o Norte da Carta Solar.
A RESOLUÇÃO FOI FEITA NO AUTOCAD
(vejam arquivo em DWG com detalhes).
Exercício 1a
24°S
solstício de inverno
8h - 3º passo
(altura solar)
inclinação verdadeira
8h
4º passo
rebatimento
8h - 5º passo
inclinação distorcida a
representar em vista
8h - 2º passo
(azimute+180°)
direção verdadeira a
representar em planta
DEFINIÇÃO DOS LIMITES DA PROJEÇÃO
DO SOL SOBRE O EDIFÍCIO E
REPRESENTAÇÃO DA SOMBRA EM ÉPURA
Exercício 1a
24°S
solstício de inverno
8h - 3º passo
(altura solar)
inclinação verdadeira
8h
4º passo
rebatimento
8h - 5º passo
inclinação distorcida a
representar em vista
8h - 2º passo
(azimute+180°)
direção verdadeira a
representar em planta
DEFINIÇÃO DOS LIMITES DA PROJEÇÃO
DO SOL SOBRE O EDIFÍCIO E
REPRESENTAÇÃO DA SOMBRA EM ÉPURA
Exercício 1 b
24°S
solstício de verão
Às 11 horas desse
dia, a projeção da
altura solar
verdadeira (berilo)
e a projeção
distorcida (bege)
QUASE coincidem.
DEFINIÇÃO DOS LIMITES DA PROJEÇÃO
DO SOL SOBRE O EDIFÍCIO E
REPRESENTAÇÃO DA SOMBRA EM ÉPURA
TENTE FAZER EM CASA
1- Desenhe a sombra do edifício a seguir em PH e PV, nas seguintes situações:
a) Latitude 40°N, no solstício de inverno, às 8 horas e ao meio-dia.
b) Latitude 40°N, no solstício de verão, às 11 horas e às 14 horas.
N
ELEVAÇÃO
PLANTA
DADOS DO
PROJETO
E se o Norte estiver justamente a
180° do caso anterior?
2- Desenhe a sombra do edifício a seguir em PH e PV, nas seguintes situações:
a) Latitude 40°N, no solstício de inverno, às 8 horas e ao meio-dia.
b) Latitude 40°N, no solstício de verão, às 11 horas e às 14 horas.
ELEVAÇÃO
N
PLANTA
FONTES CONSULTADAS
BARISON, Maria Bernardete. Geometria Descritiva – Estudo da Reta. Apostila on line, s/ data.
Acessível em http://www.mat.uel.br/geometrica/php/gd_t/gd_5t.php.
CAIXA. Desafios da Construção Sustentável. Manual Selo Casa Azul: Boas práticas para a
habitação mais sustentável. Caixa Econômica Federal. São Paulo: Páginas e Letras, 2010.
CARVALHO, Benjamin de A. Técnica da Orientação dos Edifícios: Insolação, Iluminação,
Ventilação. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, 1970.
FROTA, Anésia Barros. Geometria da Insolação. São Paulo: Geros, 2004.
GIUNTA, Maria Antonio Benutti; VALENTE, Vânia C. P. N. Projeções. Apostila on line postada
em 10/09/2005. Acessível em http://www4.faac.unesp.br/pesquisa/hypergeo/capa.htm.