Conforto Ambiental 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
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(+)  Norte
(-­)  Sul
0º
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
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(+)  Leste(-­)  Oeste
0º
O  SOL
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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.
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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.
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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.
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MOVIMENTAÇÃO  DA  TERRA
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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
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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
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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
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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. Dependendo da época  do  
ano,  um  dos  hemisférios  recebe  mais  raios  solares  do  que  o  outro,  aumentando  sua  temperatura.
21  JUN 21  DEZ21  MAR
21  SET
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Esse intervalo é marcado por círculos paralelos ao Equador denominados Trópicos. 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
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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.
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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.
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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
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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  21 dia  23 dia  22
19:45 13:38 5:21 01:48
2015
dia  20 dia  20 dia  22 dia  21
01:30 19:34 11:21 7:44
2016
dia  20 dia  21 dia  22 dia  21
7:29 01:24 17:02 13:28
2017
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BISSEXTO
NORTE
SUL
PRIMAVERA
OUTONO
VERÃO
INVERNO
OUTONO
PRIMAVERA
INVERNO
VERÃO
A  ESFERA  CELESTE
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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
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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.
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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. O exemplo acima, que demonstra
o percurso do equinócio passando pelo zênite, só ocorre em latitude 0º, ou seja, no Equador.
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1LESTE
Nascer  do  Sol
UGO  SANTANA
Percurso  do  
Sol  no  Equador  
e  no  equinócio
Zênite
O movimento contínuo do Sol muda seu percurso no céu, descrevendo sempre uma trajetória
circular em planos paralelos ao equador celeste. O plano que representa esse percurso se
desloca durante o ano se aproximando do norte ou do sul.
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Deslocamento  do  percurso  do  Sol  durante  o  ano
EQUINÓCIO
Percurso
intermediário
SOLSTÍCIO
Deslocamento
máximo
SOLSTÍCIO
Deslocamento
máximo
3  MESES 3  MESES
Todos os percursos do Sol, a cada dia, permanecem paralelos entre si durante todo o ano. Os
percursos que ocorrem durante os solstícios, marcam o máximo da movimentação do plano que
representa os percursos circulares.
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SOLSTÍCIO SOLSTÍCIO
EQUINÓCIO
Percursos  do  
Sol  para  
regiões  no  
Equador.
Em um mesmo momento do ano, ou seja, para uma mesma inclinação do raio solar, a relação do
observador com esses raios varia com a latitude. Usuários localizados no Equador não receberão
o raio solar com a mesma inclinação que usuários localizados em outras partes do planeta.
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EQUADORPOLO POLO
RAIOS
SOLARES
Em uma região localizada na latitude 0º, os planos do percurso do Sol estão perpendiculares ao
plano de piso. Quanto mais afastado do Equador, ou seja, quanto maior o valor da latitude, mais
inclinados serão os planos dos percursos do Sol. Quanto mais ao Sul, mais inclinados para o
Norte, e quanto mais ao Norte, mais inclinados para o Sul.
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EQUADOR
LATITUDE  0º
Inclinação  dos  percursosMudança  de  latitude
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 localizaçãomáxima do caminho tanto em uma extremidade como em outra.
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Período  
do  dia
Período  
da  noite
SOLSTÍCIO  
DE  INVERNO
Com exceção das latitudes 0º e dos dias correspondentes aos equinócios, os dias e as noites têm
duração diferentes em cada dia do ano. No solstício de verão o dia tem duração maior que a
noite e no solstício de inverno a noite tem sua maior duração.
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Período  
do  dia
Período  
da  noite
SOLSTÍCIO  
DE  VERÃO
Os dois equinócios são a metade do deslocamento do caminho do Sol, entre o norte e o sul. No
dia que corresponde ao equinócio, a duração do dia é igual ao da noite. Esse fenômeno ocorre
em qualquer latitude.
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO  SANTANA
Período  
do  dia
Período  
da  noite
EQUINÓCIOS
Pode-­se observar que quanto mais distante do Equador, ou seja, quanto maior a latitude, maior é
a diferença entre a duração do dia e da noite. No solstício de verão tem-­se a maior duração do
dia, e no solstício de inverno tem-­se a menor duração.
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MACAPÁ
FORTALEZA
BRASÍLIA
RIO DE JANEIRO
PORTO ALEGRE
FONTE: timeanddate.com
LATITUDE
0,0ºN
3,4ºS
15,5ºS
22,6ºS
30,0ºS
LONGITUDE
51,0ºW
38,3ºW
47,5ºW
43,11ºW
51,1ºW
INÍCIO
6:22
5:39
6:38
6:33
7:20
FIM
18:30
17:33
17:49
17:16
17:33
DIA DE INVERNO - 21 JUN 2015 DIA DE VERÃO – 22 DEZ 2015
DURAÇÃO
12:08
11:54
11:11
10:43
10:13
INÍCIO
6:19
5:22
6:38
6:05
6:21
FIM
18:26
17:42
19:42
19:38
20:26
DURAÇÃO
12:07
12:20
13:04
13:33
14:05
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
LESTEOESTE
NORTE
SUL
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.
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LESTEOESTE
NORTE
SUL
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.
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LESTEOESTE
NORTE
SUL
Percurso  que  
corresponde  a  um  
solstício
Percurso  que  
corresponde  a  um  
solstício
Percurso  que  
corresponde  
aos  equinócios
Vale lembrar que com a mudança da latitude, existe a inclinação dos percursos do Sol. No
exemplo acima pode-­se observar o que ocorre com os percursos do Sol a medida em que se
distancia do Equador em direção ao Polo Sul.
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Inclinação  dos  percursosMudança  de  latitude
N
S
LO
N
S
LO L
N
S
O
ANALEMA
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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 um mesmo horário  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
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Analema solar
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A  CARTA  SOLAR
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CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO  SANTANA
6
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1011121314
15
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18
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
0
210
180
150
120
90
60
30
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO  SANTANA
6
7
8
910
11121314
15
16
17
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
30
0
27
0
24
0
210
180
150
120
90
60
30
EXEMPLO  1
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO  SANTANA
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1011121314
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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
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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22JUN
21 MAI
1 MAI
16 ABR
3 ABR
21 MAR
8 MAR
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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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3 ABR
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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
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.
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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
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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
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
20 OUT
4 NOV
22 NOV
22 DEZ
0
330
30
0
27
0
24
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.
CONFORTO AMBIENTAL E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 1 UGO  SANTANA
NE  (Azimute  45º)
6
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9
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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 UGO  SANTANA
INSOLAÇÃO
SOMBRA
NE  (Azimute  45º)