Carta Solar 3D Universal
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OTRI – Área de Relaciones con la Empresa
Universidad de Alicante
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ABSTRACT

Un profesor de la Universidad de Alicante ha desarrollado una carta solar tridimensional. El desarrollo consiste en un sencillo instrumento que facilita la comprensión de los recorridos diarios del Sol alrededor de un punto cualquiera de la superficie terrestre, de manera fácil, intuitiva y didáctica. De este modo se puede estudiar y entender la geometría del soleamiento terrestre de una forma sencilla.

Se buscan empresas y entidades interesadas en fabricar, comercializar y/o utilizar el dispositivo desarrollado.

INTRODUCTION

Una carta solar nos proporciona, para un día determinado del año a una hora determinada, los dos ángulos, el azimut y la altura solar, que nos permiten conocer la dirección de los rayos del Sol respecto del punto donde nos encontramos, así como la hora de salida y de la puesta del Sol, y en consecuencia el número de horas que éste está por encima del horizonte.

Actualmente, podemos conseguir cartas solares de cualquier punto de la Tierra, pero con estas cartas, como son planas, no se resuelve el problema de la comprensión espacial global de las órbitas del Sol en distintos puntos de la Tierra.

Existen softwares y aplicaciones en las que se simulan las zonas geográficas, con su soleamiento y zonas de sombra, pero son siempre imágenes planas que, con fines didácticos, son más difíciles de comprender.

El sistema desarrollado resuelve la cuestión de la comprensión geométrica del fenómeno solar y es genérica para cualquier punto del planeta. Esta carta solar ayuda a entender de forma global y relacionada las trayectorias, la duración de los días y las noches y la posición del Sol en su salida y en su ocaso.

TECHNICAL DESCRIPTION

La carta solar desarrollada consiste en un sencillo instrumento tridimensional de un tamaño manejable que permite el fácil funcionamiento manual para que alumnos y profesionales puedan observar, tocar y mover para entender las trayectorias del Sol alrededor de un punto cualquiera de la superficie de la Tierra y sobre todo a relacionarlas y compararlas con las de otros puntos situados a distintas latitudes.

La experiencia nos demuestra la utilidad de disponer de maquetas tridimensionales de determinados elementos geométricos o arquitectónicos como ayuda didáctica. Comprender la geometría del movimiento aparente del Sol alrededor de un punto de la Tierra es un problema que encierra cierta complejidad espacial, por lo que, observando que no hay en el mercado ni en museos, ningún instrumento didáctico tridimensional, se diseñó un modelo 3D para construir después la maqueta de un tamaño manejable manualmente para uso didáctico.

Este instrumento comprende una pieza fija que representa la superficie del lugar de la Tierra del que queremos saber su soleamiento y otra pieza móvil con una síntesis de las posiciones relativas del Sol con sus siete órbitas diarias principales, que girando puede colocarse en la posición correspondiente a un punto de la Tierra de latitud geográfica cualquiera, lo que permite ver, entender, comparar y sobre todo manipular lo que ocurre con el Sol en las diferentes latitudes.

La pieza fija comprende una plataforma graduada circular con los puntos cardinales sujeta a un soporte que la mantiene horizontal por dos pivotes situados en los puntos Este y Oeste.

La pieza móvil comprende un conjunto de siete circunferencias cada una con sus veinticuatro soles situados cada hora y cuatro arcos transversales que las sujetan para que la pieza pueda girar alrededor del eje determinado por los dos pivotes y colocarse en cualquier posición. Uno de esos cuatro arcos transversales, el más largo, tiene dos figuras, una en forma de estrella (estrella Polar o Polo Norte celeste) y otra en forma de cilindro en el punto opuesto (Polo Sur celeste). Esta pieza móvil comprende un tope para que no se puedan producir situaciones de soleamiento imposibles.


Las siete circunferencias representadas son las principales correspondientes a doce días muy concretos del año:

• La del solsticio del veintiuno de junio 5,

• La del solsticio del veintiuno de diciembre 11,

• La de los dos equinoccios, misma órbita para el veintiuno de marzo y el veintiuno de septiembre 8,

• Veintiuno de enero y de noviembre 10,

• Veintiuno de febrero y de octubre 9,

• Veintiuno de abril y de agosto 7,

• Veintiuno de mayo y de julio 6.

La órbita de cualquier otra fecha del año se puede interpolar. Las líneas transversales a estas circunferencias unirían los soles situados en una misma hora “solar” y constituyen por tanto, líneas de igual hora, y para que se distingan bien se han colocado sólo las cuatro principales.


En el centro de la plataforma se puede insertar un arco auxiliar, para poder determinar con los dos ángulos la posición del Sol. Igualmente, se puede colocar una pequeña figura humana o una pequeña maqueta de una edificación.


Figura 1: Descripción general del instrumento
(1: Pieza fija; 2: Pieza móvil, conjunto de 7 circunferencias.; 3: Arco auxiliar para determinar posicion del Sol).

A continuación se detallan unos ejemplos de utilización del instrumento diseñado:

TECHNOLOGY ADVANTAGES AND INNOVATIVE ASPECTS

VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA

• Es un instrumento tridimensional manipulable que ayuda a la comprensión visual, espacial y global de la posición del Sol, porque como ya se ha señalado, las cartas solares tradicionales y otras imágenes de ordenador, al ser planas, presentan la dificultad de imaginar la bóveda celeste semiesférica a partir de éstas.

No necesita, como otros instrumentos, una luz complementaria, ya que podemos analizar el soleamiento anual de una edificación simplemente alineando nuestro ojo con el Sol de una hora de un día determinado y una pequeña maqueta de la edificación, para deducir directamente en que partes de ésta inciden los rayos solares.

Permite ver en conjunto los veinticuatro soles de cada hora en cada órbita.

Modo de uso muy sencillo

ASPECTOS INNOVADORES DE LA TECNOLOGÍA

• Agrupa en un único instrumento tridimensional todas las posibles posiciones del Sol relativas a cualquier punto de la Tierra de cualquier latitud, Norte o Sur, y por eso se puede denominar “universal”, ya que actualmente se necesita una carta solar “local” distinta para cada latitud.

Permite observar no sólo las trayectorias y las horas de Sol del año que están por encima del horizonte, como ocurre en las citadas cartas solares locales y también en la mayoría de los citados programas de ordenador, sino también simultáneamente las trayectorias que están por debajo del horizonte, facilitando la mejor comprensión espacial del fenómeno de la duración de los días y las noches.


CURRENT STATE OF DEVELOPMENT
Prototipo disponible para demostración
MARKET APPLICATIONS

• Arquitectura y construcción

• Docencia y difusión de la ciencia.

• Sector Juguete educativo





COLLABORATION SOUGHT

Se buscan empresas interesadas en adquirir esta tecnología para su explotación comercial mediante:

• Acuerdos de licencia del modelo de utilidad.

• Adaptar el desarrollo realizado a las necesidades del cliente, a través de un proyecto de I+D o asistencia técnica personalizada.

INTELLECTUAL PROPERTY RIGHTS

Esta tecnología se encuentra protegida mediante solicitud de modelo de utilidad.

Título del modelo de utilidad: “Carta Solar Tridimensional Universal”.

• Número de solicitud: U201631332

• Fecha de solicitud: 09/11/2016

MARKET APPLICATION (3)
Construcción y Arquitectura
Educación
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