ca1_2015_1_aula_1

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CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
UGO SANTANA 
CARTA SOLAR 
A TERRA 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Por ser semelhante a uma esfera, a Terra nos permite estabelecer uma série de divisões para 
melhor compreender o seu movimento em relação ao sol. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Podemos imaginar um eixo imaginário que passa pela esfera, partindo do polo norte, até o polo 
sul. Na metade deste eixo e perpendicular a ele podemos localizar um círculo que passa na 
superfície do planeta. A esse círculo chamamos de Equador. 
EQUADOR 
EIXO 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
POLO NORTE 
POLO SUL 
LATITUDE E LONGITUDE 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
A partir do Equador, em direção a cada polo terrestre, podemos imaginar infinitos círculos que 
passam pela superfície terrestre. Estes círculos são medidos a partir do ângulo de um semicírculo 
paralelo ao eixo terrestre. A cada um destes círculos dá-se o nome de latitude. A latitude é 
medida de 0o, que corresponde ao Equador, a 90º que corresponde a um dos polos. 
EQUADOR 
LATITUDE 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
(+) Norte 
(-) Sul 
Podemos imaginar ainda, infinitos semicírculos que passam na superfície terrestre, paralelos aos 
eixo e que ligam os dois polos. A cada um desses semicírculos dá-se o nome de longitude. A 
longitude é medida entre 0o e 180o, iniciando a partir do meridiano que passa na cidade inglesa 
de Greenwich. 
EQUADOR 
LONGITUDE 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
(+) Leste (-) Oeste 
O SOL 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
O Sol é a principal fonte de calor e luz do planeta Terra e por isso é objeto de estudo dos 
arquitetos em busca de soluções adequadas de conforto. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Acima está representado a relação de tamanho entre o planeta Terra e o Sol. Enquanto o 
primeiro tem um diâmetro de aproximadamente 12.000 km o Sol possui um diâmetro de 
1.380.000 Km. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
A grande diferença de tamanho entre os dois corpos permite que seja aceito para efeito de 
simulações de insolação os raios como sendo paralelos. Deve-se ressaltar ainda que a distância 
entre a Terra e o Sol é de aproximadamente 150.000.000 km e varia durante o ano. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
MOVIMENTAÇÃO DA TERRA 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
A passagem do dia é medido por uma rotação completa da Terra sobre seu próprio eixo. A 
rotação nos permite visualizar o Sol por alguns períodos do dia. Porém, em outros períodos a 
Terra impede que a luz do Sol atinja nossa posição. 
TERRA 
SOL 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Além da rotação, ou seja, o movimento ao redor do seu próprio eixo, a Terra realiza um percurso 
ao redor do Sol que dura aproximadamente um ano. A esse movimento dá-se o nome de 
translação. 
TERRA 
SOL 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Quando realiza a translação, a Terra permanece com seu eixo a uma inclinação de 
aproximadamente 23,45o em relação ao plano formado pelo seu deslocamento. 
23.45º 23.45º 
PLANO DE 
TRANSLAÇÃO 
SOL 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
A inclinação do eixo em relação ao plano de translação cria uma situação em que os raios solares 
atinjam a Terra de modo perpendicular em um intervalo da superfície. Esse intervalo é marcado 
por círculos paralelos ao Equador denominados Trópicos. 
21 JUN 21 DEZ 21 MAR 
21 SET 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
O trópico localizado mais próximo ao polo norte se chama Trópico de Câncer, e aquele localizado 
mais próximo do polo Sul chama-se Trópico de Capricórnio. 
EQUADOR 
TRÓPICO DE 
CÂNCER 
TRÓPICO DE 
CAPRICÓRNIO 
POLO NORTE 
POLO SUL 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
O exato momento em que o Sol atinge de modo perpendicular cada um dos trópicos é chamado 
de solstício. Os solstícios ocorrem por volta do dia 21 de junho e por volta do dia 21 de 
dezembro e regulam o início de verão e do inverno. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
SOLSTÍCIO 
O exato momento em que o Sol atinge de modo perpendicular o Equador é chamado de 
equinócio. Durante o ano ocorrem dois equinócios, um por volta do dia 21 de março e outro por 
volta do dia 21 de setembro e regulam o início da primavera e do outono. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
EQUINÓCIO 
Pode-se observar que aproximadamente de três em três meses ocorre um dos eventos, equinócio 
ou solstício, e cada um delimita o início de uma estação climática. Pode-se observar ainda que 
quando uma estação se inicia no hemisfério sul, a estação inversa ocorre no hemisfério norte. 
INVERNO
SOLSTÍCIO SOLSTÍCIOSOLSTÍCIO
NORTE
SUL
EQUINÓCIOEQUINÓCIO
VERÃO
PRIMAVERA
OUTONO
VERÃO
INVERNO
OUTUNO
PRIMAVERA
JANDEZNOV FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ JAN FEV
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Vale ressaltar que o percurso da Terra não equivale exatamente a um ano havendo a 
necessidade da utilização de um artifício chamado ano bissexto. A cada quatro anos o período 
de um ano é medido com 366 dias, o que permite a sincronização entre o percurso da Terra e a 
contagem dos anos. 
EQUINÓCIO SOLSTÍCIO EQUINÓCIO SOLSTÍCIO 
MARÇO JUNHO SETEMBRO DEZEMBRO 
dia 20 dia 20 dia 22 dia 21 
02:14 20:09 11:49 08:11 2012 
dia 20 dia 21 dia 22 dia 21 
08:02 02:04 17:44 14:11 2013 
dia 20 dia 21 dia 22 dia 21 
13:57 07:51 23:29 20:03 2014 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
A ESFERA CELESTE 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Esse movimento circular de nascer na linha do horizonte próximo ao leste e se por na linha do 
horizonte próximo ao oeste, nos permite imaginar um objeto virtual em forma de esfera 
correspondente ao céu e onde o Sol se desloca. Esse objeto chama-se esfera celeste, o 
observador sempre está em seu centro 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Sol 
Observador 
Esfera 
Celeste 
A linha que corresponde à altura da visão do observador, e onde o Sol nasce e se põe é a Linha 
do Horizonte. O ponto mais alto da esfera celeste, localizado exatamente sobre o observador é 
chamado Zênite. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Zênite 
Linha do 
Horizonte 
Sol 
Observador 
Esfera 
Celeste 
O Azimute é medido a partir do Norte, que corresponde ao valor zero, crescendo no sentido 
horário. A Altura é medida a partir da Linha do Horizonte, ou seja do nascer do Sol, que 
corresponde ao valor zero, até a altura máxima localizado no Zênite, que corresponde ao valor 
90º. 
Azimute 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
Norte 
(Azimute 0º) 
UGO SANTANA 
Linha do 
Horizonte 
(Altura 0º) 
Altura 
Observador 
Zênite 
(Altura 90º) 
Sol 
Esfera 
Celeste 
O movimento aparente do Sol na esfera celeste cria um círculo em um plano que passa pelo o 
observador. A esse círculo dá-se o nome de equador celeste. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
Local 
onde o 
Sol nasce 
UGO SANTANA 
Zênite 
Equador 
Celeste 
O movimento contínuo do Sol porém muda sua posição no céu, descrevendo sempre uma 
trajetória circular em planos paralelos ao equador celeste. 
Plano 
Paralelo 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
Local 
ondeo 
Sol nasce 
UGO SANTANA 
Zênite 
Em uma região localizada na latitude 0º, o plano do equador celeste é perpendicular ao plano de 
piso, nos momentos dos equinócios. A uma inclinação de 23.5º para um lado ou para o outro 
localiza-se outros círculos em planos paralelos ao equador celeste, que marcam os solstícios. 
Equador 
Celeste 
23.45º 23.45º 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Em uma região localizada na latitude 23.45º, ou seja, localizada em um dos trópicos, apenas um 
dia do ano o Sol estará a pino, que será em um dos solstícios. Todos os outros dias a altura do 
Sol não será máxima, ou seja, 90º. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
Equador 
Celeste 
UGO SANTANA 
Em cada solstício o caminho do Sol está o mais próximo do norte ou do sul. A partir deste 
momento, o caminho se desloca em direção a ponto cardeal contrário. Os dois solstícios marcam 
a localização máxima do caminho tanto em uma extremidade como em outra. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Período 
do dia 
Período 
da noite 
Desconsiderando as latitudes 0º e os equinócios, os dias e as noites não têm igual duração. Em 
um dos solstícios o dia tem sua maior duração e no outro a noite tem sua maior duração. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Período 
do dia 
Período 
da noite 
Os dois equinócios são a metade do deslocamento do caminho do Sol, entre o norte e o sul. A 
duração do dia é igual ao da noite. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Período 
do dia 
Período 
da noite 
Vale ressaltar que para qualquer latitude do planeta existe uma região no céu em que o Sol 
percorre durante o ano. No restante da área da esfera celeste podemos afirmar com certeza que 
o Sol não poderá está. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Considerando o céu uma esfera sobre o observador, e imaginando que o Sol caminha na 
superfície dessa esfera, podemos prever sua posição. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
O caminho do Sol pode ser descrito como uma curva que parte da linha do horizonte, 
aproximadamente ao leste, em direção à mesma linha do horizonte mas aproximadamente à 
oeste. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
LESTE OESTE 
UGO SANTANA 
N
S
LO
Se imaginarmos a esfera celeste em planta, podemos demarcar o percurso do Sol em cada dia do 
ano, tendo como limites máximos os dias em que ocorrem os solstícios. O percurso se desloca o 
máximo em direção ao norte, e ao máximo em direção ao sul. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
ANALEMA 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Na verdade, sabe-se que devido ao movimento de translação ser elíptico e a velocidade da Terra 
durante o percurso varia, existe uma variação no horário do nascer do Sol. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
S
LO
N
Se pudermos registrar a posição do Sol na esfera celeste em uma mesma data durante todo o 
ano, veremos um deslocamento em forma do número 8. A esse percurso dá-se o nome de 
analema. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
S
LO
N
Analema solar 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Analema solar 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
A CARTA SOLAR 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
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1011121314
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SEM ANALEMA
[-4º]
22 JUN
21 MAI
1 MAI
16 ABR
3 ABR
21 MAR
8 MAR
23 FEV
9 FEV
21 JAN
22 DEZ
22 JUN
CARTA SOLAR
ESTEREOGRÁFICA
FORTALEZA, CE 
24 JUL
13 AGO
28 AGO
11 SET
24 SET
6 OUT
20 OUT
4 NOV
22 NOV
22 DEZ
0
330
30
0
27
0
24
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210
180
150
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60
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CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
6
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11121314
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COM ANALEMA
[-3.8º,-38.5º]
22 JUN
21 MAI
1 MAI
16 ABR
3 ABR
21 MAR
8 MAR
23 FEV
9 FEV
21 JAN
22 DEZ
22 JUN
CARTA SOLAR
ESTEREOGRÁFICA
FORTALEZA, CE 
24 JUL
13 AGO
28 AGO
11 SET
24 SET
6 OUT
20 OUT
4 NOV
22 NOV
22 DEZ
0
330
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0
27
0
24
0
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180
150
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60
30
EXEMPLO 1 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
6
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8
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1011121314
15
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18
22 JUN
21 MAI
1 MAI
16 ABR
3 ABR
21 MAR
8 MAR
23 FEV
9 FEV
21 JAN
22 DEZ
22 JUN
24 JUL
13 AGO
28 AGO
11 SET
24 SET
6 OUT
20 OUT
4 NOV
22 NOV
22 DEZ
0
330
30
0
27
0
24
0
210
180
150
120
90
60
30
Tomemos o dia 21 de março, ou seja, por volta de um dos equinócios, e suponhamos que o 
relógio está marcando 8:00h da manhã. Identifique o azimute e a altura do Sol com o uso da carta 
solar. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Primeiro, encontraremos a intersecção entre a curva do dia e a curva do horário e encontraremos 
um ponto. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
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22 JUN
21 MAI
1 MAI
16 ABR
3 ABR
21 MAR
8 MAR
23 FEV
9 FEV
21 JAN
22 DEZ
22 JUN
24 JUL
13 AGO
28 AGO
11 SET
24 SET
6 OUT
20 OUT
4 NOV
22 NOV
22 DEZ
0
330
30
0
27
0
24
0
210
180
150
120
90
60
30
UGO SANTANA 
Para descobrirmos o azimute, devemos traçar uma linha que parte do centro da carta solar até o 
ponto marcado, e prolongá-lo até o círculo externo. Essa linha indicará o valor do azimute. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
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21 MAI
1 MAI
16 ABR
3 ABR
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8 MAR
23 FEV
9 FEV
21 JAN
22 DEZ
22 JUN
24 JUL
13 AGO
28 AGO
11 SET
24 SET
6 OUT
20 OUT
4 NOV
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22 DEZ
0
330
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0
27
0
24
0
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180
150
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30
88º 
UGO SANTANA 
Para descobrirmos a altura, traçaremos um círculo a partir do ponto encontrado na intersecção 
até encontrarmos a linha de marcação das alturas, indicando o valor. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
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22 JUN
21 MAI
1 MAI
16 ABR
3 ABR
21 MAR
8 MAR
23 FEV
9 FEV
21 JAN
22 DEZ
22 JUN
24 JUL
13 AGO
28 AGO
11 SET
24 SET
6 OUT
20 OUT
4 NOV
22 NOV
22 DEZ
0
330
30
0
27
0
24
0
210
180
150
120
90
60
30
30º 
UGO SANTANA 
No horário determinado, o Sol estará na situação exemplificada acima. 
88º 
30º 
NORTE 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
EXEMPLO 2 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
Quais os horários de insolação para uma fachada voltada para o nordeste, em uma região com 
latitude de 4º? 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
6
7
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9
1011121314
15
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22 JUN
21 MAI
1 MAI
16 ABR
3 ABR
21 MAR
8 MAR
23 FEV
9 FEV
21 JAN
22 DEZ
22 JUN
24 JUL
13 AGO
28 AGO
11 SET
24 SET
6 OUT
20 OUT
4 NOV
22 NOV
22 DEZ
0
330
30
0
27
0
24
0
210
180
150
120
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30
UGO SANTANA 
6
7
8
9
1011121314
15
16
17
18
22 JUN
21 MAI
1 MAI
16 ABR
3 ABR
21 MAR
8 MAR
23 FEV
9 FEV
21 JAN
22 DEZ
22 JUN
24 JUL
13 AGO
28 AGO
11 SET
24 SET
6 OUT
20OUT
4 NOV
22 NOV
22 DEZ
0
330
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0
27
0
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0
210
180
150
120
90
60
30
Considerando que a direção nordeste está marcado em um azimute 45º, devemos traçar uma 
linha perpendicular a essa direção, ou seja, a partir do centro dos quadrantes adjacentes. 
NE 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO SANTANA 
6
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15
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17
18
22 JUN
21 MAI
1 MAI
16 ABR
3 ABR
21 MAR
8 MAR
23 FEV
9 FEV
21 JAN
22 DEZ
22 JUN
24 JUL
13 AGO
28 AGO
11 SET
24 SET
6 OUT
20 OUT
4 NOV
22 NOV
22 DEZ
0
330
30
0
27
0
24
0
210
180
150
120
90
60
30
Se está voltada para o nordeste, devemos aceitar que todo o trecho até encontrar a linha traçada, 
representa os períodos em que o Sol incidirá nesta fachada. O restante dos horários representa 
os horários de sombra nesta fachada. 
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 
NE 
UGO SANTANA