Parte 11 · Clase 105 de 830

ARQ-105 · Sol, viento y obstrucciones del entorno

Parte 11 · Clase desarrollada · Incorporada en v0.8.0.

Prerrequisitos conceptuales: ARQ-104. Sin calendario. Casos, datos y esquemas originales y ficticios, salvo antecedentes expresamente atribuidos. Material de estudio; revisión externa especializada pendiente. No constituye proyecto ejecutable ni habilitación profesional.

Pregunta central

¿Cómo estudiar sol, viento y obstáculos del entorno sin tratar una orientación cardinal o un promedio meteorológico como explicación completa del sitio?

Qué aprenderás y qué entregarás

Construirás un perfil de obstrucción, calcularás sombras con geometría ideal y analizarás direcciones circulares. Entregarás dos secciones solares, una tabla de supuestos y una interpretación del viento que distinga frecuencia, intensidad y condiciones no observadas. Los cálculos no se refieren a un terreno real ni fijan exigencias de confort.

1. Orientación necesita lugar, fecha y convención

Una fachada norte no recibe una condición única durante todo el año. La posición del sol cambia con latitud, fecha y hora solar. También cambia su relación con montañas, edificios, aleros y vegetación. La orientación constituye una variable del problema, no una calificación automática de calidad.

La altura solar es el ángulo del sol sobre el horizonte. El azimut expresa su dirección horizontal conforme a una convención que debe declararse. Una sección puede mostrar correctamente una altura y, aun así, estudiar un plano que no coincide con la dirección del sol. Esa diferencia es decisiva al calcular sombras de objetos tridimensionales.

La página técnica de NOAA explica aproximaciones y efectos que separan cálculo y observación, e informa que su calculadora ya no recibe mantenimiento activo [SITE-SOLAR]. Aquí no consultamos un pronóstico ni certificamos horarios: utilizamos relaciones geométricas con latitud y declinación dadas.

2. Mediodía solar no equivale necesariamente a las doce

El mediodía solar ocurre cuando el sol cruza el meridiano local. Su relación con el reloj depende de longitud, zona horaria y otros ajustes temporales. Sin fijar fecha, lugar y convención horaria, escribir «sombra a las 12» puede describir situaciones distintas.

En un modelo esférico simplificado, la altura al mediodía se calcula como α = 90° − |φ − δ|, donde φ es latitud y δ declinación. Esta expresión no reemplaza un cálculo completo para cualquier hora ni incorpora por sí sola refracción o relieve.

Tomemos una latitud ficticia de estudio φ = −33,45°. Con declinación δ = −23,44°, resulta α = 79,99°. Con δ igual a cero, la altura es 56,55°. Con δ = +23,44°, resulta 33,11°. Las cifras ilustran tres posiciones; no asignamos aquí fechas exactas ni afirmamos que todas las observaciones reales coincidan al centésimo de grado.

3. Caso trabajado: sombra de un objeto vertical

Un objeto vertical de 8 m se sitúa sobre una superficie horizontal. Si los rayos solares se representan paralelos y no hay otras obstrucciones, la sombra medida en la dirección horizontal correspondiente tiene longitud s = h / tan α.

La ecuación nace de un triángulo rectángulo: la tangente de la altura solar es altura del objeto dividida por longitud de sombra. Para los tres ángulos anteriores, las longitudes son aproximadamente 1,412 m, 5,285 m y 12,267 m. La gran variación muestra por qué un dibujo de sombra no puede acompañarse solo de la palabra «soleamiento».

La sombra cambia también de dirección. Estas tres longitudes no dibujan por sí solas una mancha completa sobre un patio. Un edificio tiene ancho, aleros, retranqueos y objetos cercanos; la proyección debe considerar sus contornos y la posición del sol en planta.

El ejemplo no afirma cuántas horas recibe sol un recinto, cuánto calor entra o si se produce deslumbramiento. Esas preguntas necesitan otras variables y, en algunos casos, modelos diferentes.

4. Obstrucciones vistas desde una altura de observación

Supón una ventana cuyo punto de estudio está a 2 m sobre el terreno. Un obstáculo de 14 m se encuentra a 20 m horizontales, en la dirección considerada. La diferencia de altura es 12 m, de modo que el ángulo de obstrucción es β = arctan(12 / 20) ≈ 30,964°.

Cuando el sol está en esa misma dirección horizontal, una altura superior a β permite una línea geométrica no bloqueada por la coronación ideal. Con α igual a 33,11°, la diferencia es apenas 2,146°. La conclusión depende de alturas, distancias, alineación y forma del obstáculo. No basta redondear todo a «sol de invierno disponible».

Si la ventana se estudia a 1 m, la obstrucción pasa a arctan(13 / 20) ≈ 33,024°. Una modificación de la posición de observación cambia la comparación. Si el obstáculo está fuera del azimut solar, puede no bloquear ese rayo aunque su perfil sea alto.

Figura 105. Caso ficticio en una sección alineada con la dirección solar. El perfil no representa duración anual de sol ni cumplimiento de una exigencia urbanística.

5. De una sección aislada a un perfil de horizonte

Un perfil de horizonte registra el ángulo de obstrucción según dirección. Su construcción requiere describir dónde se observa, cómo se midieron objetos y qué resolución angular se utiliza. Un árbol puede tener un comportamiento estacional diferente de un muro, y un proyecto vecino puede cambiar la condición futura.

Separa obstrucciones existentes, aprobadas o hipotéticas. La etiqueta importa porque una decisión de diseño puede depender de conservar una vista o una entrada de sol que no controla el propietario. No conviertas una posibilidad en un hecho, pero tampoco la ocultes cuando afecta la robustez de la propuesta.

La altura de observación debe corresponder a la actividad: no es equivalente estudiar suelo, mesa, ventana o cubierta. Una misma sección puede contener varios puntos de interés. El proyecto necesita explicar para quién y para qué se solicita la condición ambiental.

6. Viento: una dirección es circular

Una dirección de 350° y otra de 10° están próximas al norte. Su promedio aritmético es 180°, justamente el sentido opuesto. La operación falla porque trata un círculo como una línea cuyos extremos no se tocan.

Para una media direccional con igual peso, convertimos cada ángulo en componentes unitarias: x = cos θ, y = sin θ. Promediamos componentes y recuperamos el ángulo mediante una función que distingue los cuadrantes. Las observaciones 350° y 10° tienen componentes transversales que se cancelan y componentes hacia 0° que se suman; su media circular es 0°.

Con direcciones 0° y 180°, las componentes medias se anulan. No hay una dirección media definida para ese conjunto simétrico. Entregar 90° porque una función devolvió algún valor numérico ocultaría la falta de una orientación resultante.

Debe declararse además si la dirección indica de dónde viene o hacia dónde va el viento. Una flecha dibujada sin convención puede invertir el sentido de la interpretación arquitectónica.

7. Frecuencia, velocidad y calma describen cosas distintas

Una rosa de frecuencias informa cuántas observaciones se agrupan en cada dirección; no dice por sí sola cuál aporta más energía ni cuál produce la mayor presión sobre una fachada. Una dirección poco frecuente puede contener episodios intensos. Tampoco un promedio anual describe necesariamente las condiciones del momento de uso de un patio.

Considera diez observaciones ficticias: cuatro desde el norte, tres desde el este, una desde el sur y dos en calma. Si los porcentajes se calculan sobre todas las observaciones, son 40 %, 30 %, 10 % y 20 %. Si la rosa excluye calmas y se calcula sobre ocho observaciones con dirección, son 50 %, 37,5 % y 12,5 %. Ambos conjuntos de porcentajes pueden ser correctos si sus denominadores están declarados.

Para estudiar una decisión conviene conservar también velocidad, fecha, duración y altura de observación. No se reconstruye la distribución local a partir de una flecha genérica de «viento predominante». La geometría del entorno y la proximidad al suelo pueden alterar la relación entre datos de una estación y condiciones de un acceso.

8. Relacionar clima y forma sin saltar al resultado

Una orientación que mejora la entrada de sol en un período puede aumentar ganancias no deseadas en otro. Una abertura que permite ventilación puede plantear conflictos de ruido, contaminación, privacidad o seguridad. La alternativa debe comparar servicios simultáneos, no maximizar una variable aislada.

El estudio del sitio puede producir hipótesis de implantación: proteger una espera de determinadas direcciones, conservar una apertura al cielo o estudiar una sombra móvil. La comprobación requiere definir métricas y condiciones. «El aire circula» no identifica caudal, calidad del aire ni sensación térmica.

Conviene formular escenarios: una condición frecuente de uso, otra desfavorable y una situación de cambio del entorno. Los escenarios no son pronósticos seguros; ayudan a identificar decisiones que funcionarían solo bajo una suposición demasiado estrecha.

9. Un registro ambiental que permita revisar decisiones

Cada resultado debe indicar fuente, unidad, fecha o período, método, altura de observación y límites. Para la geometría solar se conservan latitud, declinación o fecha, hora utilizada y obstrucciones. Para viento, convención de dirección, tratamiento de calmas y datos ausentes, altura y período de medición.

Distingue un dato meteorológico de una medición dentro del predio, y ambos de una simulación. Una medición corta puede documentar un episodio, pero no se convierte en clima anual. Una simulación puede comparar alternativas bajo las mismas entradas, sin garantizar que esas entradas representen todas las condiciones futuras.

La síntesis tiene que unir el resultado con la decisión: «esta obstrucción afecta el punto de observación estudiado en tal dirección» es más útil que una lámina que acumula símbolos de sol y viento sin explicar sus consecuencias.

Práctica independiente

Para una latitud de −40° y declinación de +23,44°, calcula la altura ideal del sol al mediodía. Un objeto de 6 m recibe rayos a 45°: determina su sombra sobre suelo horizontal. Desde un punto a 2 m se observa una obstrucción de 10 m a 12 m de distancia: calcula su ángulo y explica qué dato adicional necesitas para afirmar que bloquea al sol.

Cuatro observaciones direccionales son 355°, 5°, 350° y 10°. Explica su media circular sin usar un promedio aritmético de ángulos. En otra serie hay seis observaciones con dirección y cuatro calmas; tres de las seis provienen del oeste. Calcula la frecuencia oeste con ambos denominadores.

Autoevaluación y transferencia

Revisa que cada sombra tenga lugar geométrico, ángulo, dirección y plano receptor definidos; que no confundas hora solar y reloj; y que ninguna media circular aparezca cuando las componentes se anulan. Una buena lectura ambiental conserva tanto las oportunidades del sitio como las condiciones necesarias para que esas oportunidades se materialicen en el proyecto.

Decisión pedagógica y posición curricular

Por qué existe

Esta clase existe para resolver una necesidad concreta del recorrido: ¿Cómo estudiar sol, viento y obstáculos del entorno sin tratar una orientación cardinal o un promedio meteorológico como explicación completa del sitio?

Por qué está exactamente aquí

Ocupa el lugar 5 de la Parte 11. Se estudia después de ARQ-104 · Lectura de pendientes y escorrentías porque usa esa base para responder «¿Cómo estudiar sol, viento y obstáculos del entorno sin tratar una orientación cardinal o un promedio meteorológico como explicación completa del sitio?». Se ubica antes de ARQ-106 · Redes, accesos y capacidad de servicios porque la evidencia producida aquí debe estar disponible para ese paso.

• Prerrequisitos: ARQ-104
• Capacidad que introduce: Construirás un perfil de obstrucción, calcularás sombras con geometría ideal y analizarás direcciones circulares. Entregarás dos secciones solares, una tabla de supuestos y una interpretación del viento que distinga frecuencia, intensidad y condiciones no observadas. Los cálculos no se refieren a un terreno real ni fijan exigencias de confort.
• Clases o experiencias que dependen de ella: ARQ-106, ARQ-125, ARQ-142

flowchart LR
    A["Prerrequisitos · ARQ-104"] --> B["ARQ-105 · necesidad y fundamento"]
    S["Fuentes · Responsable: NOAA Global Monitoring Laboratory. Consulta registrada: 2026-09-21."] --> B
    B --> C["Actividad auténtica"]
    C --> D["Evidencia auditable"]
    D --> E["Continuidad · ARQ-106, ARQ-125, ARQ-142"]

El diagrama permite comprobar una relación que el texto lineal oculta con facilidad: esta clase recibe capacidades previas, toma decisiones apoyadas por fuentes, exige una experiencia y produce evidencia que habilita trabajo posterior. No representa un procedimiento de obra.

Resultado observable, evidencia y evaluación

1. Identificar y delimitar las condiciones necesarias para responder la pregunta central de sol, viento y obstrucciones del entorno.
2. Producir y comprobar la evidencia declarada por la clase: Construirás un perfil de obstrucción, calcularás sombras con geometría ideal y analizarás direcciones circulares. Entregarás dos secciones solares, una tabla de supuestos y una interpretación del viento que distinga frecuencia, intensidad y condiciones no observadas. Los cálculos no se refieren a un terreno real ni fijan exigencias de confort.
3. Justificar una decisión de sol, viento y obstrucciones del entorno mediante fuentes, supuestos, alternativas y límites explícitos.

Actividad, evidencia y criterio de aceptación

Actividad: Para una latitud de −40° y declinación de +23,44°, calcula la altura ideal del sol al mediodía. Un objeto de 6 m recibe rayos a 45°: determina su sombra sobre suelo horizontal. Desde un punto a 2 m se observa una obstrucción de 10 m a 12 m de distancia: calcula su ángulo y explica qué dato adicional necesitas para afirmar que bloquea al sol.

Evidencia mínima: Construirás un perfil de obstrucción, calcularás sombras con geometría ideal y analizarás direcciones circulares. Entregarás dos secciones solares, una tabla de supuestos y una interpretación del viento que distinga frecuencia, intensidad y condiciones no observadas. Los cálculos no se refieren a un terreno real ni fijan exigencias de confort.

Archivo sugerido: evidence/ARQ-105/evidencia.md.

Criterio de aceptación: la entrega se acepta cuando:

• La entrega responde explícitamente a la pregunta: ¿Cómo estudiar sol, viento y obstáculos del entorno sin tratar una orientación cardinal o un promedio meteorológico como explicación completa del sitio?
• La actividad conserva las fronteras del caso y permite reconstruir el procedimiento: Para una latitud de −40° y declinación de +23,44°, calcula la altura ideal del sol al mediodía. Un objeto de 6 m recibe rayos a 45°: determina su sombra sobre suelo horizontal. Desde un punto a 2 m se observa una obstrucción de 10 m a 12 m de distancia: calcula su ángulo y explica qué dato adicional necesitas para afirmar que bloquea al sol.
• Cada afirmación externa puede seguirse hasta una fuente, su alcance consultado y su límite.
• La evidencia deja disponible una entrada comprobable para ARQ-106.
• Revisa que cada sombra tenga lugar geométrico, ángulo, dirección y plano receptor definidos; que no confundas hora solar y reloj; y que ninguna media circular aparezca cuando las componentes se anulan. Una buena lectura ambiental conserva tanto las oportunidades del sitio como las condiciones necesarias para que esas oportunidades se materialicen en el proyecto.

La rúbrica común complementa estos criterios; no los reemplaza. Una entrega puede superar un promedio y continuar pendiente si oculta una condición crítica.

Trazabilidad de las decisiones

La tabla permite auditar las relaciones; la explicación, el caso y la práctica de la clase siguen siendo la documentación principal.

Autoevaluación, recuperación y continuidad

Errores diagnósticos

Antes de avanzar, comprueba si puedes reconstruir cada resultado sin mirar la solución, señalar qué evidencia lo sostiene y nombrar una condición que obligaría a revisar tu decisión. Conserva la primera versión, la objeción recibida y la revisión.

Conexión siguiente: La continuidad inmediata es ARQ-106 · Redes, accesos y capacidad de servicios; conserva el método y vuelve a verificar datos y límites.

Fuentes y alcance de uso

Las referencias respaldan los conceptos identificados. Los cálculos, ejercicios, soluciones y criterios docentes son elaboraciones originales. Se distingue consulta completa, catálogo y acceso parcial; no se reproducen normas comerciales. Referencias nuevas consultadas el 21 de septiembre de 2026. Las heredadas conservan su fecha y alcance de origen.

[SITE-SOLAR] Solar Calculation Details

Responsable: NOAA Global Monitoring Laboratory. Consulta registrada: 2026-09-21.

https://gml.noaa.gov/grad/solcalc/calcdetails.html

Alcance consultado: Página técnica y aviso de que la calculadora ya no recibe mantenimiento activo.

Apoyo: Aproximaciones astronómicas, refracción y diferencia entre resultados calculados y observación.

Límites: No se usa el servicio como certificación ni se presenta como herramienta mantenida. Los ejercicios derivan geometría ideal con declinaciones dadas.