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¿Puede el Sol condicionar la forma de una estructura?

Ya hemos visto en posts anteriores cómo la forma de una estructura puede estar condicionada por la función de esta. Pero, ¿puede el movimiento de astro rey condicionar la forma de nuestra estructura?

Manhattan y el sol

Ya sea por la necesidad de evitar turbulencias en un flujo (Jukovski, una curva interesante para usar en una estructura), por evitar una erosión excesiva (Creager, otra curva interesante para usar en una estructura) o para crear una estructura isotensional que nos ahorre material (Gaudí, el funicular de cargas y un software para calcular en 3d), la verdad es que a veces surge la necesidad de modelar la estructura por condiciones de lo más vario pintas.

Si pincháis en la imagen siguiente entrareis a un simulador on line del movimiento del sol en cualquier punto del planeta y en cualquier día y hora.

Simulador solar

Pero, ¿cómo puede condicionarnos de alguna manera este movimiento solar en nuestra estructura?

El Horologium Augusti fue el mayor reloj de sol del mundo antiguo. Augusto mando construirlo en Roma en el año 10 a. C en Roma. La sombra del obelisco rematado por un globo de bronce, arrojada según la posición del sol sobre una gigante cuadrante, mostraba no solo la hora del día, si no el día del mes mediante la longitud exacta de la sombra proyectada a mediodía.

horologium-solarium

Aun más asombroso es el caso del Templo de Abu Simbel en Egipto.

abu1

Mandado a construir por el faraón Ramses II en 1284 a.C., presenta un curioso fenómeno solar sólo el día del cumpleaños y el de la coronación del monarca.

abusim2

En esos dos días (21 de octubre y 21 de febrero), los rayos solares penetraban hasta el santuario, situado al fondo del templo, e iluminaban tres de las cuatro estatuas sedentes, excepto la estatua del dios Ptah, el dios relacionado con el inframundo, que siempre permanecía en penumbra.

 ABUSOL

Estaréis pensando que en la época actual va a ser difícil que este tipo de cosas influyan en nuestras actuales estructuras. Claro… luego pasa lo que pasa:

Puente-Redding-Toronto-Calatrava-3

Puente reloj de sol

El “Sundial Bridge” situado en Redding, California, quizás sea el un único puente que se llama “Reloj de sol” y que en verdad, no da la hora. No fue diseñado para eso (paso de dar el nombre del autor del puente porque si no el cachondeo va a ser inevitable).

Mas curioso es lo que pasa con el “20 Fenchurch Street” o “Torre Fenchurch 20”, un rascacielos en construcción de Londres que ha pasado a la fama por que su forma cóncava genera un efecto lupa que es capaz de derretir los coches aparcados en la vía y agrietar las baldosas de los edificios y aceras colindantes.

 Rascacielos Lupa

Realmente no hay que ir situaciones tan extremas para que el sol sea un condicionante en nuestra estructura. Un requisito más mundano, pero no por eso menos importante, puede ser la Eficiencia Energética.

Las correcta orientación de un edificio y sus ventanas respecto al sol para aprovechar sus ventajas o, eventualmente, protegerse del calor, puede determinar en gran parte el valor de uso de una estructura.

Os presento un sencillo ejemplo, con herramientas on-line incluidas, para que veáis lo fácil que puede ser considerar y dimensionar este efecto.

Supongamos que queremos saber que longitud debo poner a un alero para que no entre la luz del sol por una ventana en los meses más calurosos, de Mayo a Septiembre por ejemplo.

ALZ

Esto dependerá, como habréis podido comprobar en el simulador solar anterior, del lugar geográfico en el que nos encontremos. En la página Suneathtools  y en la página de la Universidad de Oregón, Solardat existen varias herramientas con las que podemos conseguir el siguiente gráfico en función del lugar geográfico en el que nos encontremos:

10076156

En este gráfico podemos ver en el eje horizontal los 360 grados de orientación, con el sur en el centro, y en el eje vertical, la inclinación del sol respecto a la horizontal. Y en él, podemos ver la trayectoria del sol a lo largo del año.

De esta manera, si queremos  evitar la entrada de luz a partir del mes de Mayo hasta primeros de Septiembre, debemos elegir, en nuestro caso, un obstáculo que nos tape los rallos de luz con inclinaciones mayores de 65º:

 65G

Con ese ángulo, la deducción geometría del alero es inmediata:

 ALSOL

Claro que también hay que tener en cuenta la orientación de la ventana, dado que el alero se deberá extender en planta de forma que entre los 115º y 245º se impida la entrada de luz. Si suponemos que la normal de nuestra ventana forma un ángulo α respecto a la dirección sur, el ancho B de nuestro alero podría deducirse del siguiente plano en planta:

 PLANTA

Como veis, es bastante sencillo. Sencillo gracias a las herramientas de las páginas que os comento, claro.  Ademas, en esas páginas, incluso hay alguna herramienta para confeccionar un reloj de sol.

Partiendo de esta idea, en la actualidad se están diseñando edificios que incluso se mueven para permitir el máximo aprovechamiento o resguardo de la luz solar. Como el caso del Rotating Tower que se construirá en Dubai:

rotating tower

El merito, sin duda, lo tenían en la antigüedad, donde no disponían de las herramientas de cálculo actuales y sin embargo, en ocasiones, no solo consideraban la trayectoria de un solo astro:

StonehengeSunrise

P.D.: la primera foto del artículo corresponde al curioso momento (solo dos veces al año) en que el sol se alinea con las calles principales de Manhattan.

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José Antonio Agudelo Zapata

Ing. Caminos, Canales y Puertos y Máster de Estructuras por la Universidad de Granada. Cofundador y responsable de Estructurando.net

14 Responses to ¿Puede el Sol condicionar la forma de una estructura?

  1. Jesús dice:

    Muy buen artículo. El campo donde el soleamiento puede condicionar más el diseño, o ser directamente una razón del diseño, es en la arquitectura. El ejemplo que considero más curioso es la llamada Fab Lab House, una casa cuya forma responde únicamente al soleamiento del emplazamiento en el que se sitúa para aprovechar el soleamiento de la forma más eficiente posible y así generar más energía con sus paneles solares que, por cierto, son flexibles. Aquí dejo la web por si resulta de interés http://www.fablabhouse.com/

  2. araghorn9 dice:

    Reblogueó esto en mihdicaballeroy comentado:
    Excelente post!! 😀

  3. cargua77 dice:

    Cabe mencionar también que el sol condiciona la orientación de los túneles, para en la medida de lo posible evitar los deslumbramientos del conductor al salir del mismo.
    Buen post. Saludos.

    • Hola Cargua77,
      Muy cierto lo que comentas. Pensé ponerlo también en el artículo con el ejemplo de la M40 en Madrid, que en derterminadas horas y época del año se alinea con el sol y ciega a la gente que sale del túnel. Un efecto muy peligroso. Pero no lo puse por que el artículo me estaba quedando muy largo ya.
      Gracias por comentar y un saludo.

  4. Gracias por la pagina y todos los post que vas subiendo, me encantan!
    Este verano fui a ver el Capricho de Gaudi, en Comillas (Cantabria). Toda la fachada, cada habitación y seguramente también el jardín estaban especialmente dispuestos para aprovechar al máximo el sol. De ahí que toda la casa casa esté decorada con girasoles. Visita obligatoria 😉

  5. Hola Juan,
    Si duda, un monumento muy interesante que tengo que visitar.
    Gracias por comentar. Saludos!

  6. Cecilia M. dice:

    Muy útil el post. Lo podre usar con mis alumnos.
    Podrías darme la referencia del posts anterior cómo la forma de una estructura puede estar condicionada por la función ?. No pude encontralo

  7. cocoter0 dice:

    El hotel Burj Al Arab es otro ejemplo. Está proyectado de forma que su sombra nunca se proyecte sobre la playa. Saludos.

  8. Jose Garcia dice:

    Excelente herramienta para nuestras consideraciones de diseño y como parte integrante del conocimiento que debemos tener los arquitectos. Una pregunta, como hago para integrar la mascara de sol generada en el software Suneathtools, en mis proyectos y que forme parte de la información que debemos comunicar al usuario de los edificios. Y Felicidades por estos tips de gran importancia

  9. Anto dice:

    Muy interesante, hasta para legos como yo.

    PD:Se ha escapado un “rallo” por ahí.

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