El Heliodón es un dispositivo con potenciales enormes para el diseño y las investigaciones vinculadas con la iluminación natural. Sin embargo, se conoce muy poco sobre él, lo que genera dudas e inquietudes con frecuencia en las personas que lo descubren.
Conocer sobre este dispositivo es muy útil para realizar diseños de objetos o lugares. Gracias a este aparato podrá conocer aspectos como el flujo de luz del sol o la generación de sombras y así poder hacer ajustes o correcciones previas a la construcción a escala real. También es importante conocer cuál es el modelo adecuado para actividades didácticas y cuál es el idóneo para actividades profesionales.
Los heliodones son dispositivos que se utilizan para la simulación de los patrones del sol y de sombra en diferentes estaciones del año, latitudes y horas del día en la superficie terrestre. Los modelos usados a escala, deben experimentar los mismos patrones de sol y sombra que las contrapartes de escala real.
¿Qué es un heliodón?
Un heliodón es un dispositivo utilizado para simular los ángulos en los que los rayos del sol pueden incidir en el modelo físico de un paisaje o edificio. Los heliodones deben contar con una o más fuentes de luz que estén sujetas a un mecanismo para poder sostener el modelo, el cual rotara a través de uno a tres ejes.
Los ángulos del sol son determinados por 3 variables como son la hora del día, latitud y la época del año, por lo que un heliodón debe poder ajustarse a estos tres factores para un funcionamiento óptimo.
En la actualidad hay diferentes tipos de heliodones que en su mayoría utilizan una fuente de luz para simular el sol. Cuando la fuente de luz es fija, como por ejemplo una lámpara que es fijada en el techo, el modelo o estructura se debe poder rotar para tener en cuenta los 3 diferentes ejes.
Aquí un ejemplo de heliodón con luz fija:
Los heliodones generalmente simulan los rayos del sol haciendo uso de una combinación de movimientos en las fuentes de luz con una rotación en los modelos o estructuras.
Existen algunos pocos modelos de heliodones donde la experiencia diaria se simula por el modelo que es fijado en posición horizontal y la luz se distribuye a lo largo de tres ejes para poder ajustarse a las 3 variables.
Este tipo de heliodones cuentan con la ventaja de que facilitan bastante la comprensión del movimiento solar y los ángulos resultantes de los rayos del sol, esto permite comprender fácilmente la geometría solar y el posible impacto que tendría la luz solar en edificios y ciudades.
Aquí un ejemplo de heliodón con luz móvil:
Los heliodones son utilizados principalmente por ingenieros, arquitectos y estudiantes de arquitectura para poder hacer análisis o estudios sobre cómo podría verse un edificio o estructura en un rayo de sol tridimensional en diferentes fechas, latitudes y horas del día.
Tipos de heliodón
En la actualidad existen varios tipos de heliodones, estos varían según la finalidad de uso y la forma de emplearlos. Aunque existen diferentes tipos todos tienen la misma finalidad, determinar los patones de luz solar en diferentes momentos y lugares. A continuación, se detallarán los dos formatos en que se pueden encontrar los heliodones hoy en día:
Heliodón virtual
Este tipo de heliodon se obtiene y se ejecuta mediante programas o software que simulan de forma digital los ángulos y patrones de la luz solar en objetos o lugares que son prediseñados, para evaluar el comportamiento de la luz natural de forma virtual.
Heliodón físico anular
Es el modelo físico que simula de forma más parecida nuestra experiencia en la Tierra. La trayectoria del movimiento del sol se simula mediante el uso de lámparas de RM que se ubican en los tubos circulares.
Estos serían los dos tipos de heliodón, según las formas de emplearlo, que hay actualmente para hacer las simulaciones de trayectorias de luz solar. Sin embargo, también se podrían categorizar en otros 2 tipos adicionales que se pueden definir según el uso y la finalidad. Los dos tipos adicionales serian:
Heliodón didáctico: Es cuando los heliodones son utilizados con fines didácticos para la enseñanza, esto por la sencillez con la que permite a los alumnos comprender de manera fácil los posibles movimientos del sol y la facilidad para realizar ensayos durante las diferentes etapas de un proyecto. Estos equipos por lo general son utilizados y controlados manualmente para mejores resultados.
Heliodón profesional: Los equipos profesionales son los utilizados con fines comerciales generalmente, estos cuentan con movimientos motorizados que son controlados desde un ordenador donde se les puede indicar latitud, año, mes, día y hora con la intención de llevar la lámpara móvil a la posición en que se encontraría el sol según el momento del año elegido para la ubicación geográfica seleccionada para realizar el estudio.
Esto les permite verificar en las maquetas los horarios y lugares donde se producen sombras y luz solar considerando varios factores como podrían ser el diseño, la orientación y los desplazamientos respectivos ocasionados por la incidencia de la luz del sol, con la finalidad de poder conseguir soluciones notables en el ahorro energético, mayores tasas de habitabilidad y un mejor confort en las construcciones.
Heliodón clásico físico vs heliodón por simulación informática
Hay diversos productos de software que permiten realizar simulaciones similares a las que se pueden obtener con un heliodón físico. Con respecto a la veracidad de los resultados se puede considerar que la información digital que se genera mediante un heliodón virtual en una simulación informática es mucho más precisa y procesable que los resultados que se obtienen con los modelos analógicos.
Por otro lado, la simulación informática generalmente es mucho más compleja de utilizar para los usuarios finales, además de que poseen algunas limitaciones que son heredadas por los programadores al momento de desarrollarlos.
Los modelos digitales carecen del potencial didáctico que sí poseen los Heliodones clásicos que permiten ver de forma visual el comportamiento del sol ante algún escenario determinado. También los equipos análogos poseen mayor versatilidad y flexibilidad al poder realizar modificaciones manualmente sin tener que depender de un software para ello.
¿Por qué utilizar un Heliodón?
El consumo energético es la principal causa del cambio climático que se vive actualmente, y los edificios utilizan cerca del 50% de toda la energía que se consume dentro de países como Estados Unidos, Reino Unido, México o España.
Esto significa que los edificios son la principal causa del cambio climático al utilizar energía eléctrica para sistemas de calefacción, refrigeración e iluminación, los cuales son afectados en gran manera por el sol.
El diseño de respuesta solar mediante los heliodones puede reducir de forma significativa la demanda de energía eléctrica mediante el aprovechamiento del sol durante el invierno para calentar.
Al rechazar el sol durante el verano para la reducción en la carga de enfriamiento y mediante la recolección de pequeñas cantidades de luz durante todo el año que permita reemplazar gran parte de la iluminación eléctrica que es utilizada durante el día.
Los diseños exitosos de respuesta solar ameritan de un conocimiento profundo en la geometría solar y el impacto que puedan tener en el diseño de objetos o lugares. Los heliodones permiten enseñar a desarrolladores, constructores y arquitectos los conceptos básicos para la elaboración de edificios y comunidades con niveles de consumo energético bajos mediante la combinación con la energía solar o luz natural.
Los heliodones también tienen la capacidad de convencer a potenciales propietarios de solicitar algún diseño sensible a la energía solar y luego verificar la eficiencia de ese diseño en particular. El heliodon es una herramienta poderosa que permite demostrar el gran potencial y la lógica que poseen los diseños sensibles a la energía solar, con personas de cualquier edad o nivel educativo.
Pablo Barrantes es ingeniero industrial graduado de la Escuela de Ingenierías Industriales de Badajoz. Con experiencia en iluminación y energías renovables, es un experto en el campo gracias a sus estudios y años de trabajo en el sector.
Además de su pasión por la iluminación, le encanta comunicar y ayudar a las personas, por lo que ha creado este blog sobre iluminación para compartir sus conocimientos y experiencias con la comunidad.