Trabajo Fin de Grado Ingeniería de Tecnologías Industriales - Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en ...

Trabajo Fin de Grado
Ingeniería de Tecnologías Industriales

Diseño de mecanismos para la automatización de
sistemas de control solar en edificios

Autor: Cristina González Barrera
Tutor: José Manuel Salmerón Lissen y Rosario Chamorro Moreno

 Equation Chapter 1 Section 1

 Dpto. Ingeniería energética y Dpto. Ingeniería
 mecánica y Fabricación
 Escuela Técnica Superior de Ingeniería
 Universidad de Sevilla
 Sevilla, 2021

Trabajo Fin de Grado
 Ingeniería de Tecnologías Industriales

Diseño de mecanismos para la automatización de
 sistemas de control solar en edificios

 Autor:
 Cristina González Barrera

 Tutores:
 José Manuel Salmerón Lissen
 Rosario Chamorro Moreno

 Dpto. de Ingeniería Energética y Dpto. de Ingeniería Mecánica y Fabricación
 Escuela Técnica Superior de Ingeniería
 Universidad de Sevilla
 Sevilla, 2021

 iii

Trabajo fin de grado: Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios

 Autor: Cristina González Barrera

 Tutor: José Manuel Salmerón Lissen
 Rosario Chamorro Moreno

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

 Acuerdan otorgarle la calificación de:

 Sevilla, 2021

 El Secretario del Tribunal

 v

A mi familia
 A mis profesores
 A mis compañeros

vii

Agradecimientos

A mi familia, por mostrarme siempre su apoyo incondicional. A los compañeros que he conocido durante
estos años y que me han hecho el camino más fácil. A mis tutores, Jose Manuel Salmerón y Rosario Chamorro
por sus sabios consejos, paciencia y comprensión. Y en especial a mis padres que son el motor de mi vida y
que me han enseñado a luchar.

 Cristina González Barrera
 Sevilla, 2021

 ix

Resumen

El sector inmobiliario europeo, compuesto por viviendas residenciales, oficinas, hoteles e inmuebles
industriales y administrativos, deberá cumplir con los objetivos del Acuerdo climático de París antes del año
2050. Su objetivo es limitar el aumento de la temperatura global a 1.5°C. Para ello es fundamental estimular el
sector de la rehabilitación de edificios de viviendas para que tengan un consumo casi nulo.
Expertos de diversos países europeos participan en numerosos proyectos para buscar vías de mejora y posibles
soluciones. Tomando una serie de medidas se conseguiría reducir el consumo energético y minimizar
notablemente el coste del ciclo de vida de los edificios.
Los sistemas de control solar como las contraventanas, bloquean la radiación procedente del exterior, evitando
que se sobrecaliente el interior. Por otra parte, en climas más fríos, pueden funcionar como aislamiento térmico
reduciendo el flujo de calor que atraviesa el cerramiento.
En el presente trabajo se ha analizado el impacto energético de estas medidas de sombreamientos en diferentes
latitudes y variando la orientación en que se encuentran las ventanas donde se colocan las contraventanas.
Por otra parte, se han diseñado dos mecanismos automatizables capaces de controlar el movimiento de la
contraventana. A través de una aplicación móvil se podría controlar el ángulo de apertura de las hojas
batientes. Este varía según la estación del año y la hora del día.
Se ha llevado a cabo un análisis cinemático y dinámico de cada uno de los mecanismos para comprobar que su
funcionamiento es acorde a lo expresado con anterioridad. Asimismo, se ha realizado un modelado 3D de cada
una de las piezas que forman cada mecanismo y se han obtenido sus correspondientes planos.

 xi

Abstract

The European real estate sector, consisting of residential housing, offices, hotels, industrial and administrative
buildings, will have to meet the targets of the Paris Climate Agreement by 2050. Its objective is to limit the
global temperature increase to 1.5°C. To achieve this, it is essential to stimulate the renovation of residential
buildings to achieve near-zero energy consumption.
Experts from various European countries are involved in numerous projects to find ways of improvement and
possible solutions. A number of measures could reduce energy consumption and significantly minimise the
life-cycle costs of buildings.
Solar control systems such as shutters block radiation from the outside, preventing the interior from
overheating. On the other hand, in colder climates, they can function as thermal insulation by reducing the heat
flow through the envelope.
In this work, the energy impact of these shading measures has been analysed at different latitudes and by
varying the orientation of the windows where the shutters are placed.
On the other hand, two automated mechanisms capable of controlling the movement of the shutter have been
designed. A mobile application could be used to control the opening angle of the swinging sashes. This varies
according to the season and the time of day.
A kinematic and dynamic analysis of each of the mechanisms has been carried out to check that their operation
is in accordance with the above. A 3D modelling of each of the parts that compose each mechanism has been
made and their corresponding plans have been obtained.

 xiii

Índice

Agradecimientos ix
Resumen xi
Abstract xiii
Índice xiv
Índice de Tablas xvi
Índice de Figuras xviii
1 Introducción 1
2 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes ciudades 8
 2.1 Sevilla 9
 2.1.1 Orientación Norte 11
 2.1.2 Orientación Este 16
 2.1.3 Orientación Oeste 20
 2.1.4 Orientación Sur 23
 2.2 Castellón de la Plana 28
 2.2.1 Orientación Norte 28
 2.2.2 Orientación Este 29
 2.2.3 Orientación Oeste 31
 2.2.4 Orientación Sur 32
 2.3 Barcelona 34
3 Diseño de mecanismos para automatizar contraventanas 35
4 Mecanismo biela-manivela invertido 38
 4.1 Partes del mecanismo 38
 4.2 Dimensiones y datos conocidos 39
 4.3 Análisis cinemático del mecanismo 40
 4.3.1 Pares de revolución 41
 4.3.2 Par prismático 43
 4.3.3 Resolución del problema de posición, velocidad y aceleración 44
5 Mecanismo Cuadrilátero articulado 48

5.1 Partes del mecanismo 48
 5.2 Dimensiones y datos conocidos del mecanismo 49
 5.3 Análisis Cinemático 50
 5.3.1 Pares de revolución 51
 5.3.2 Resolución del problema de posición, velocidad y aceleración. 52
6 Dinámica en el instante inical 56
7 Conclusión 57
8 Anexo A 58
9 Anexo B 63
Referencias 64

 xv

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 - PSO1 edificio SP en el clima W1S2 [1] 5
Tabla 2 - PSO2 edificio SP en el clima W2S2 [1] 5
Tabla 3 - PSO3 edificio SP en el clima W2S3 [1] 6
Tabla 4 - PSO4 edificio SP en el clima W3S2 [1] 6
Tabla 5 - Zonaz climáticas [4] 63

xvii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 - Ejemplo de la construcción de un paquete de soluciones [1] 2
Figura 2 - Edificios de referencia. a.FR - Marsella, b.CY - Chipre, c.HR – Labin, d.SP – Castellón [1] 3
Figura 3 - Mapa de zonas climáticas [1] 4
Figura 4 - Trayectoria solar [2] 8
Figura 5 - Inclinación y altura del sol [2] 9
Figura 6 - Datos generales del proyecto (a) [17] 10
Figura 7 - Datos generales del proyecto (b) [17] 11
Figura 8 – Fachada de una vivienda unifamiliar 12
Figura 9 – Trayectoria del sol a través de una ventana N (Sevilla) 12
Figura 10 - Fracción en sombra N (Sevilla) 13
Figura 11 - Trayectoria del sol con contraventana izquierda N (Sevilla) 14
Figura 12 - Fracción en sombra con contraventana izquierda N (Sevilla) 14
Figura 13 - Trayectoria del sol con contraventana derecha N (Sevilla) 15
Figura 14 - Fracción en sombra con contraventana derecha N (Sevilla) 15
Figura 15 - Fracción en sombra contraventanas de dos hojas 16
Figura 16 - Trayectoria del sol a través de una ventana E (Sevilla) 17
Figura 17 - Fracción en sombra E (Sevilla) 17
Figura 18 - Trayectoria del sol con contraventana izquierda E (Sevilla) 18
Figura 19 - Fracción en sombra con contraventana izquierda E (Sevilla) 18
Figura 20 - Trayectoria del sol con contraventana derecha E (Sevilla) 19
Figura 21 - Fracción en sombra con contraventana derecha E (Sevilla) 19
Figura 22 - Fracción en sombra con ambas contraventanas E (Sevilla) 20
Figura 23 - Trayectoria del sol a través de una ventana O (Sevilla) 21
Figura 24 - Fracción en sombra con contraventana O (Sevilla) 21
Figura 25 - Trayectoria del sol con contraventana izquierda O (Sevilla) 22
Figura 26 - Fracción en sombra con contraventana izquierda O (Sevilla) 22
Figura 27 - Trayectoria del sol con contraventana derecha O (Sevilla) 23
Figura 28 - Fracción en sombra con contraventana derecha O (Sevilla) 23
Figura 29 - Trayectoria del sol a través de una ventana S (Sevilla) 24
Figura 30 - Fracción en sombra S (Sevilla) 25

Figura 31 - Trayectoria del sol con contraventana izquierda S (Sevilla) 25
Figura 32 - Fracción en sombra con contraventana izquierda S (Sevilla) 26
Figura 33 - Trayectoria del sol con contraventana derecha S (Sevilla) 26
Figura 34 - Fracción en sombra con contraventana derecha S (Sevilla) 27
Figura 35 - Fracción en sombra con ambas contraventanas S (Sevilla) 27
Figura 36 - Trayectoria y fracción en sombra N (Castellón) 28
Figura 37 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana izquierda N (Castellón) 29
Figura 38 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana derecha N (Castellón) 29
Figura 39 - Trayectoria y fracción en sombra E (Castellón) 30
Figura 40 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana izquierda E (Castellón) 30
Figura 41 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana derecha E (Castellón) 30
Figura 42 - Trayectoria y fracción en sombra O (Castellón) 31
Figura 43 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana izquierda O (Castellón) 31
Figura 44 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana derecha O (Castellón) 32
Figura 45 - Trayectoria y fracción en sombra S (Castellón) 32
Figura 46 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana izquierda S (Castellón) 33
Figura 47 – Trayectoria y fracción en sombra contraventana derecha S (Castellón) 33
Figura 48 – Fracción en sombra ambas contraventanas S (Castellón) 34
Figura 49 – Motor somfy [18] 36
Figura 50 – Accionamietno EHRET [19] 36
Figura 51 - Mecanismo biela-manivela en t=0 38
Figura 52 - Representación ejes locales y global 41
Figura 53 - Ejemplo de sólidos unidos por par de revolución en coord. de referencia [13] 42
Figura 54 - Ejemplo de sólidos unidos por par prismático en coord. de referencia [13] 43
Figura 55 - Representación gráfica recorrido biela-manivela 47
Figura 56 - Mecanismo cuatro barras 49
Figura 57 - Representación ejes locales y global 51
Figura 58 - Representación gráfica recorrido cuatro barras 55
Figura 59 – Plano del brazo 4 (cuatro barras) 58
Figura 60 - Plano del brazo 3 (cuatro barras) 59
Figura 61 - Plano del brazo 4 (biela-manivela) 60
Figura 62 – Plano del eslabón 3 (biela-manivela) 61
Figura 63 – Plano del riel (biela-manivela) 62

 xix

1 INTRODUCCIÓN

El cambio climático se ha convertido en un desafío global sin fronteras, y por tanto en una de las principales
preocupaciones de la sociedad actual. Este hecho afecta a diversos sectores y tiene numerosas consecuencias
negativas que presentan un problema tanto energético como económico y que, a su vez, han hecho que sea
necesario alterar el potencial de producción de energía y las necesidades energéticas de la población.

Aproximadamente el 35% de los edificios de la Unión Europea, en la actualidad, tienen más de 50 años, y casi
el 75% del parque edificatorio europeo es ineficiente desde el punto de vista energético. Entre el 75% y el 85%
de esos edificios seguirán en uso en 2050. Al mismo tiempo, sólo el 0.4-1.2% (dependiendo del país) del
parque edificatorio se renueva cada año. Por lo tanto, Europa se enfrenta ahora al reto más que apremiante de
triplicar la actual tasa de renovación, del 1.2% anual al 2-3%, para cumplir con sus objetivos climáticos y
energéticos, mitigar el cambio climático y seguir esforzándose por limitar el aumento de la temperatura global
a 1.5°C, tal y como se acordó en el Acuerdo de París en diciembre de 2015 [15].

Afrontar este reto no solo sería beneficioso para el clima, sino sobre todo para las personas que viven, trabajan
y utilizan estos edificios: las viviendas inadecuadas y deficientes provocan facturas energéticas elevadas,
problemas de salud y una menor calidad de vida a corto y largo plazo en aquellas personas que las habitan.

Para los propietarios, los habitantes y los gestores de los diversos edificios, el proceso de renovación puede
parecer complicado debido a la ambigüedad de las intervenciones a realizar, a la falta de conocimientos sobre
las soluciones existentes y sus costes de aplicación e instalación, así como a la falta de empresas que presten
servicios para coordinar a todos los agentes del mercado necesarios que participan en el proceso y en las obras
de renovación. Esto suele dar lugar a procesos de renovación largos, lentos y costosos ya que no es fácil, desde
el punto de vista financiero y logístico, llevar a cabo una profunda rehabilitación energética completa en un
solo paso. Lo más habitual es que la rehabilitación se realice en etapas parciales que se completan a lo largo
del tiempo.

Así, por un lado, la renovación de los edificios existentes, representa una oportunidad extraordinaria con el
potencial de impulsar la economía y generar puestos de trabajo locales y, por otra parte, puede suponer un
importante ahorro de energía y es de suma importancia cuando se está considerando la transición hacia el uso
de energía limpia, ya que podría reducir el consumo total de energía de la UE en un 5-6% y disminuir las
emisiones de # en aproximadamente un 5%.
Además de las ganancias de eficiencia energética, un parque edificatorio renovado también puede crear
beneficios económicos, sociales y medioambientales; contribuir a mejorar la salud, el confort y el bienestar de
sus residentes al reducir las enfermedades respiratorias y de otro tipo causadas por un mal clima interior, y
hacer que las viviendas sean más asequibles, ayudando a los hogares a salir de la pobreza energética.

El proyecto europeo HAPPEN de Rehabilitación de Edificios de Viviendas de Consumo de Energía casi nula
en el Área Mediterránea [1], tiene como objetivo estimular el mercado de la rehabilitación de edificios
residenciales en el área mediterránea, aumentando la eficiencia energética más allá del nivel básico.

El proyecto se basa en cálculos preliminares de soluciones óptimas de rehabilitación para los diferentes climas
y tipología de edificios que existen dentro del área mediterránea. Por tanto, cualquier persona interesada en

2 Introducción

rehabilitar un edificio, puede hacer uso de la investigación y de los cálculos ya ejecutados.

En este contexto, es fundamental conocer la definición de paquetes de soluciones óptimas. Cada paquete está
compuesto por la combinación de una serie de medidas de renovación y rehabilitación que varían según las
condiciones climáticas de referencia, las tipologías de edificios de referencia (evaluadas a través de un análisis
profundo del stock de edificios existentes en cada país involucrado), sus orientaciones y el comportamiento de
los habitantes.

Un proceso de optimización requiere una variable a maximizar o minimizar, en este caso, esta variable es el
Coste del Ciclo de Vida (CCV) en 30 años; por eso, el objetivo de los paquetes de soluciones es minimizar el
CCV de los edificios después del proceso de renovación.

De este modo, es posible conocer el consumo de energía y coste de un edificio en su estado actual (previo a la
rehabilitación) y como, escogiendo las soluciones óptimas para ese edificio, se puede llegar a reducir el
consumo energético de este hasta un 60% y minimizar el coste del ciclo de vida en 30 años, que son los
objetivos fijados del proyecto.

Para crear un paquete de soluciones óptimas, siguiendo el enfoque del proyecto HAPPEN, cada solución (S) se
construye teniendo en cuenta 12 medidas de renovación compatibles, una para cada campo. Una vez se han
creado estas soluciones, se forma un conjunto completo de 12 soluciones que es lo que se llama "Paquete de
soluciones" (P), véase figura [1].
Cada paquete es específico para cada edificio de referencia y para cada clima.

 Figura 1 - Ejemplo de la construcción de un paquete de soluciones [1]

Los conjuntos de medidas considerados son muy amplios y están relacionados con fachadas, cubiertas,
forjados, ventanas, estanqueidad, puentes térmicos, sistemas de climatización, ventilación y sombreamiento.
Por eso, han evaluado las necesidades energéticas de calefacción y refrigeración de todos los espacios del
edificio, teniendo en cuenta el efecto transitorio en muros, cubiertas, suelos, ventanas, las pérdidas y ganancias
de calor a través de puentes térmicos, el efecto de la estanqueidad y la ventilación, y los sistemas de control
solar y sombreado sobre las ventanas u otros elementos de la envolvente del edificio.

Existen varios parámetros que afectan al Paquete de soluciones óptimas. En primer lugar, cabe mencionar la
tipología del edificio (características geométricas y térmicas) y el clima. Sin embargo, aparte de éstos, también

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 3

existen otros parámetros relevantes que pueden afectar significativamente al PSO. Se tratan de la orientación y
del comportamiento del usuario respecto al uso de la energía. La orientación de la fachada principal del
edificio es crucial en cuanto a su impacto en el PSO. Se pueden modificar numerosas medidas o tenerlas en
cuenta en diferentes formas (por ejemplo, diferente nivel de aislamiento, uso de diferentes ventanas, etc.) en
función de la orientación del edificio. La elección de la orientación también puede hacer que los PSO estén
compuestos por diferentes combinaciones de medidas más o menos similares. En cualquier caso, se trata de un
parámetro muy importante que depende principalmente del planteamiento urbanístico y de la orientación real
de las calles y parcelas existentes, que es necesario tener en cuenta al mismo nivel que otros parámetros como
por ejemplo la tipología del edificio, su año de construcción, o sus características térmicas.

El comportamiento de los usuarios es otra variable importante. Sin embargo, no se han encontrado estudios
previos que analicen la influencia de la modificación del comportamiento del usuario en la solución óptima de
renovación, y por ello, se ha tenido en cuenta el comportamiento estándar del usuario para obtener los
resultados preliminares.

El proyecto HAPPEN [1] ha evaluado 4 Edificios de Referencia (ER) en 4 climas diferentes, lo que
proporciona un total de 16 Paquetes de soluciones diferentes, uno por combinación edificio-clima.

El criterio empleado para la selección de los 4 edificios de referencia diferentes se basa en la elección de
aquellos edificios cuya geometría, tipología, uso, compacidad y características térmicas aparecen con mayor
frecuencia en todos los países participantes. Por lo tanto, se han seleccionado 2 viviendas multifamiliares y 2
viviendas unifamiliares que son las más representativas en los 4 países seleccionados. Los códigos de estos
países son SP, FR, HR, CY que corresponden a España, Francia, Croacia y Chipre. En la Figura 2 se puede
apreciar la geometría de los edificios.

 Figura 2 - Edificios de referencia. a.FR - Marsella, b.CY - Chipre, c.HR – Labin, d.SP – Castellón [1]

 3

4 Introducción

El criterio empleado para seleccionar los 4 climas se basa en la elección de aquellos que son más frecuentes en
la zona Mediterránea. Por tanto, han sido seleccionados los climas W1S2, W2S2, W2S3 y W3S2; donde W
hace referencia a la palabra anglosajona “Winter” y S a “Summer”, que se traducen al español respectivamente
como invierno y verano. Cuanto mayor es el número que acompaña a W o S, mayor es la severidad de esa
estación en la zona climática que está representando.

En la Figura 3 se puede comprobar que los cuatro climas enmarcados en rojo son aquellos que cubren la
mayor parte de las regiones alrededor o cerca del Mediterráneo, que es el área objeto de estudio del proyecto.

 Figura 3 - Mapa de zonas climáticas [1]

Con los 4 edificios de referencia y los 4 climas seleccionados, se obtienen 16 paquetes de soluciones que se
han plasmado en 16 tablas diferentes. Dentro de cada tabla aparecen todas las medidas que son necesarias
aplicar según cada PSO.
Para el estudio que se está realizando, tan solo serán de utilidad los datos que aparecen en los recuadros
marrones, ya que se corresponden a los elementos de control solar o dispositivos de sombreamiento.

Las tablas tienen 12 líneas, una por cada combinación de medidas de renovación que configuran una
rehabilitación óptima. Por lo tanto, deben leerse en horizontal. Cada línea define una combinación de medidas
de renovación que, una vez implementadas en el edificio, optimizarán la renovación en términos del coste del
ciclo de vida. Es importante observar que las combinaciones de medidas de diferentes líneas no conducen a
una solución óptima.

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 5

A continuación, se mostrarán los 4 paquetes de soluciones óptimas para edificios con las fachadas principales
orientadas N-S y que se encuentran en España.

 Tabla 1 - PSO1 edificio SP en el clima W1S2 [1]

 Tabla 2 - PSO2 edificio SP en el clima W2S2 [1]

 5

6 Introducción

 Tabla 3 - PSO3 edificio SP en el clima W2S3 [1]

 Tabla 4 - PSO4 edificio SP en el clima W3S2 [1]

A simple vista, es fácil comprobar que, en un mínimo de 5 de las 12 posibles soluciones, los sistemas de
control solar consiguen cubrir en un 50% la fracción solar entrante en las ventanas, lo que supone un gran
ahorro energético.

Cabe destacar que al cambiar la orientación de las fachadas principales del edificio de N-S a E-O, el número
de casos en los que son necesarios los elementos de sombreamiento varía. En ciertos paquetes de soluciones
tan solo cambian uno o dos de los casos, mientras que en otros, la diferencia es de hasta la mitad de los casos.

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 7

En la actualidad, existe una gran variedad de sistemas de control solar disponibles.
Las lamas, tanto horizontales como verticales, son cada vez más utilizadas, y los voladizos, que son elementos
permanentes, se convierten en una buena opción para regular la luz que incide en aquellas ventanas con
orientación sur.
Un sistema que cabe destacar son las persianas; es bastante efectivo como sistema de oscurecimiento, sin
embargo, hace difícil la regulación de la luz entrante. A su vez, es el dispositivo más utilizado en España y por
eso es fácil encontrar diversas empresas que las automatizan.
Las contraventanas son otro tipo de sistema de control solar que está muy extendido en el país, pues a partir
del siglo XVIII, empezaron a exportarse a países europeos; no obstante, es muy difícil encontrar comercios o
industrias que se dediquen a la fabricación o instalación de mecanismos para automatizar contraventanas.

El presente trabajo tiene como objeto de estudio, calcular en qué grado el uso de contraventanas como sistema
de control solar, conseguirá reducir la cantidad de energía térmica radiante solar total que entra a través del
vidrio de una ventana para distintas orientaciones y en 3 latitudes diferentes. Por otro lado, se diseñará un
mecanismo automatizable para este sistema de control solar y se llevarán a cabo un análisis tanto cinemático
como dinámico del mismo.

 7

8 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

 2 ESTUDIO DE LA REDUCCIÓN DE FRACCIÓN
 SOLAR CON EL USO DE CONTRAVENTANAS EN
 DIFERENTES CIUDADES

En el hemisferio norte, la trayectoria del sol forma un arco que parte desde el este y se oculta por el oeste, y
que, según la estación del año, varía en cierta forma. Cuando es invierno, el arco tiene un tamaño más reducido
y va del sureste hasta el suroeste y las orientaciones que están hacia el norte no reciben radiación directa del
sol. En verano en cambio, este arco se hace más amplio, partiendo del noreste y acabando en el noroeste, y las
orientaciones hacia el norte reciben a su vez radiación solar. En las estaciones de primavera y otoño, el sol
describirá un arco de este a oeste.

 Figura 4 - Trayectoria solar [2]

La inclinación con la que incide el sol depende del ángulo y altura que va alcanzando a lo largo del día, siendo
cero cuando amanece, pasando por su altura máxima al mediodía, y finalmente volviendo a cero cuando
anochece.
El ángulo máximo que puede alcanzar el sol ocurre durante el verano y al mediodía, entre 77º y 70º. En
invierno este ángulo será de entre 30º y 23º, pero ambas posiciones siempre se darán cuando el sol se
encuentre al sur, por eso se sabe que la latitud es un factor de gran importancia pues cuanto más al sur nos
situemos, a más altura se encontrará el sol.

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 9

 Figura 5 - Inclinación y altura del sol [2]

Como se quiere estudiar como varía la incidencia del sol en distintas latitudes, y como reducir la fracción solar
que entraría a través de una ventana en una orientación concreta, se han escogido tres ciudades españolas con
localizaciones geográficas diferentes.
Estas ciudades son Sevilla, Castellón de la Plana y Barcelona.
En este estudio se deberá comprobar que, en efecto, la ciudad situada más al sur será la que reciba más horas
de luz.

Para el proyecto se va a partir de una serie de premisas que son aplicables a cualquiera de las tres ciudades y a
cualquier orientación del edificio:

 - El edificio que va a ser fruto de estudio es una vivienda unifamiliar aislada.
 - Las ventanas en las que se van a aplicar las medidas de sombreamiento tienen una dimisión de 1x1
 #
 - Las contraventanas abatibles de una sola hoja tendrán de dimensión 1x0.5 # .
 - En algunos casos se probarán contraventanas abatibles de dos hojas. Cada una de las hojas tendrá una
 dimensión de 1x0.25 # .

Todas las figuras y gráficas que aparecerán en los siguientes subapartados, han sido obtenidas gracias a la
herramienta unificada LIDER-CALENER del código técnico de la edificación español [17].

2.1 Sevilla
La ciudad de Sevilla pasa por el paralelo 37.38° Norte, es un municipio que se encuentra a baja altitud y en un
terreno bastante plano, con una altitud media sobre el nivel del mar de 7 metros.

Haciendo uso de la Tabla 5 que se encuentra en el Anexo B, se consigue obtener la zona climática de cualquier
ciudad de una provincia española, si se conoce su altitud respecto al nivel del mar [4].

Para este caso, la zona climática a la que pertenece Sevilla capital se corresponde con la B4. Este dato será
necesario introducirlo en el programa CTE-HE de la herramienta unificada LIDER-CALENER.
 9

10 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

 Figura 6 - Datos generales del proyecto (a) [17]

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 11

 Figura 7 - Datos generales del proyecto (b) [17]

2.1.1 Orientación Norte
Haciendo el balance energético de un año completo, la orientación norte, es aquella que menos horas de sol
recibe. El sol solamente incide de forma indirecta y durante unas pocas horas cuando es verano. Estas horas de
sol están comprendidas entre las primeras horas de la mañana y las últimas del día, cuando es casi de noche,
con lo cual el aporte de calor en esta orientación será mínimo cualquier día del año.

Las orientaciones noreste y noroeste son también aquellas que reciben menos horas de sol. En una orientación
noreste, el sol no incide directamente en invierno, y durante los demás meses lo hará aproximadamente hasta
el mediodía. Cuando la orientación es noroeste, se dislumbrará un poco desol hacia el final de la tarde en
invierno, y el resto del año lo habrá desde la tarde hasta el ocaso.

La ventana que va a ser objeto de estudio es aquella que aparecen en la Figura 8 en color rojo.

 11

12 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

 Figura 8 – Fachada de una vivienda unifamiliar

Con la herramienta LIDER-CALENER [17] se puede conseguir una representación gráfica del recorrido que
describe el sol visto a través de una ventana.
Cuando no hay instalado ningún tipo de sistema de control solar, la trayectoria que describe el sol es la que
aparece en la Figura 9. Desde la orientación norte solo es visible el sol durante el verano.

 Figura 9 – Trayectoria del sol a través de una ventana N (Sevilla)

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 13

 Figura 10 - Fracción en sombra N (Sevilla)

La Figura 10 es una gráfica donde el eje de abscisas representa las 24 horas del día mientras que el eje de
ordenadas representa la fracción en sombra de la ventana.

Se observa que la fracción solar llega a su máximo en las primeras horas de la mañana, en el intervalo de 6 a 9
h; y al final de la tarde, desde las 17 hasta las 20 h.

Como el objetivo del proyetco es evaluar si es posible reducir el porcentaje de radiación solar incidente para
que no supere el 50%, see va a introducir en la animación una contraventana abatible en el lado izquierdo de la
ventana y otra en el lado derecho, y se analizarán los nuevos resultados obtenidos.

El porgrama solo permite situar la contraventana en una única posición, que es cuando forman un ángulo de 90
grados con la superficie de la ventana. Por este motivo, en los posteriores apartados

Cuando la contraventana está abierta en el lado izquierdo, consigue reducir prácticamente en un 80% la
cantidad de luz que entra a través de la ventana durante las horas finales de la tarde; sin embargo, no consigue
el mismo resultado en las primeras horas de la mañana.
Como la trayectoria que describe el sol es simétrica, para conseguir reducir el impacto solar durante la mañana,
simplemente hay que abrir la contraventana derecha durante esas horas del día.

 13

14 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

 Figura 11 - Trayectoria del sol con contraventana izquierda N (Sevilla)

 Figura 12 - Fracción en sombra con contraventana izquierda N (Sevilla)

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 15

 Figura 13 - Trayectoria del sol con contraventana derecha N (Sevilla)

 Figura 14 - Fracción en sombra con contraventana derecha N (Sevilla)

En conclusión, habría que programar el dispositivo de control solar de forma que entre las 6 h y las 9 h, la
contraventana derecha se situara en la posición representada; a partir de ese momento, ya se podría abrir por
completo la contraventa pues la fracción en sombra vuelve a ser 1. Entre las 17 y 20 h se debe proceder de
forma análoga, pero con la contraventana izquierda.

Por último, se ha querido repetir el procedimiento con unas contraventanas que fuesen de dos hojas en lugar de
una, por lo que cada una de las hojas tendría una anchura de 0.25 m en lugar de 0.5 m. Cuando están plegadas
formando un ángulo de 90 grados con la superficie de la ventana, la longitud medida desde la fachada hasta el
final de la hoja es de 0.25 m

 15

16 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

 Figura 15 - Fracción en sombra contraventanas de dos hojas

Con este tipo de contraventanas se consigue de nuevo reducir la cantidad de radiación entrante, pero
comparándolas con las anteriores, el porcentaje en que lo hacen es menor. Así se llega a la conclusión de que
es recomendable instalar las contraventanas de una única hoja siempre que sea posible.

2.1.2 Orientación Este
La salida del sol se da por el este, por eso, si un edificio se encuentra en esta orientación recibirá radiación
solar todo el año desde el amanecer hasta el mediodía. El sol todavía no se encuentra a una altura muy elevada,
y por lo tanto, entra casi en ángulo horizontal en los espacios.
En invierno la radiación es suave, mientras que en verano incide en mayor medida y por ello habrá que
controlar esta incidencia en la medida de lo posible para conseguir un mayor ahorro energético.

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 17

 Figura 16 - Trayectoria del sol a través de una ventana E (Sevilla)

Cuando la ventana está orientada hacia el este, en la Figura 16, se pueden ver los arcos que describe el sol en el
período de un año. La trayectoria que se encuentra más a la izquierda, es la que el sol realiza en verano, la
central se corresponde tanto a la primavera como al otoño, y la que está situada más a la derecha, es aquella
que traza en invierno.

 Figura 17 - Fracción en sombra E (Sevilla)

En color amarillo están representados de forma aproximada los equinoccios de otoño y primavera, en rojo el
solsticio de invierno, y en azul el solsticio de verano.

A simple vista, es fácil llegar a la conclusión de que el mayor problema lo suponen los meses de verano
porque la radiación solar incidente es continua durante un largo periodo de tiempo, que comienza un poco
antes 6 h de la mañana y termina cercano a las 13 h. En el resto de las estaciones del año, la ventana recibe

 17

18 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades
menos horas de sol.

Colocando una contraventana en el lado izquierdo no se observa casi ninguna diferencia frente a la situación
original, se curva un poco la función de la gráfica, pero la fracción en sombra sigue siendo muy baja entre el
amanecer y el mediodía.

 Figura 18 - Trayectoria del sol con contraventana izquierda E (Sevilla)

 Figura 19 - Fracción en sombra con contraventana izquierda E (Sevilla)

Cuando se coloca la contraventana en el lado derecho, se consigue atenuar la incidencia de la radiación solar

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 19

en la franja del mediodía; pero no es suficiente, pues no llega a reducirla en un 50%.
De hecho, entre las 6 h y las 10h no varía la fracción en simbra. Esto ocurre porque los rayos que llegan a la
superficie terrestre lo hacen de forma casi horizontal lo que provoca que sea muy difícil impedir que pasen al
interior del edificio.

 Figura 20 - Trayectoria del sol con contraventana derecha E (Sevilla)

 Figura 21 - Fracción en sombra con contraventana derecha E (Sevilla)

El último caso que se ha querido comprobar es cuando ambas contraventanas están colocadas a 90 grados
respecto a la superficie de la ventana, y al mismo tiempo.

 19

20 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades
El resultado es que en invierno sí que se consigue el objetivo de reducir hasta la mitad la fracción de sol que
entra en la vivienda, en cambio, en el resto de las estaciones, el uso de las contraventanas no supone un gran
ahorro energético.

 Figura 22 - Fracción en sombra con ambas contraventanas E (Sevilla)

2.1.3 Orientación Oeste
El sol se oculta por el oeste y esta orientación recibe radiación durante todo el año desde el mediodía hasta que
anochece. La trayectoria que se puede ver desde una ventana situada en una orientación oeste es casi simétrica
a aquella que se vería desde el este, por lo tanto, ocurre algo parecido y es que en invierno la radiación es más
suave mientras que en verano incide mucho más. De hecho, es la peor orientación cuando se quiere controlar
el sobrecalentamiento del verano.

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 21

 Figura 23 - Trayectoria del sol a través de una ventana O (Sevilla)

 Figura 24 - Fracción en sombra con contraventana O (Sevilla)

En la Figura 24 se aprecia con claridad que en verano la orientación que mas radiación recibe es la oeste, desde
las 13h hasta las 20h, es decir, durante 7 horas continuas la fracción solar incidente es máxima.
Cuando el sol se encuentra en una posición muy baja, es más complicado de controlar y el sobrecalentamiento
que ocurre por las tardes, puede suponer un problema en regiones que no tengan un clima fresco.

 21

22 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

 Figura 25 - Trayectoria del sol con contraventana izquierda O (Sevilla)

 Figura 26 - Fracción en sombra con contraventana izquierda O (Sevilla)

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 23

 Figura 27 - Trayectoria del sol con contraventana derecha O (Sevilla)

 Figura 28 - Fracción en sombra con contraventana derecha O (Sevilla)

Al igual que ocurría en la orientación este, se complica la forma de poder reducir la fracción solar incidente
aún colocando las contraventanas verticales a ambos lados de la ventana; para ello, se requerirían
contraventanas con un sistema de lamas de las que habría que realizar un estudio preciso.

2.1.4 Orientación Sur
La orientación sur recibe radiación solar todo el año y además lo hace durante las horas centrales del día, que
es cuando la radiación tiene más fuerza y hace más calor. Es una orientación recomendable para áreas con
zonas climáticas en las que hace frío en buena parte del año.
En invierno la fracción solar es mayor que en el resto de las estaciones, sin embargo, el balance energético es
positivo porque ayuda a reducir la demanda de sistemas de calefacción.

 23

24 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades
En verano, con elementos de protección solar, se podría controlar la radiación entrante.

La orientación sureste recibe radiación durante todas las estaciones desde que amanece hasta llegar al
mediodía, en invierno la franja es más amplia y se extiende hasta buena parte de la tarde.
La orientación suroeste también recibe radiación solar durante todo el año, pero la diferencia es que lo hace
desde el mediodía hasta el ocaso.

Si la orientación de la fachada principal de un edificio tiene menos de 30º de diferencia con respecto al sur, se
pueden asumir para esta orientación los valores obtenidos de una que se encuentre mirando hacia el sur. Si
estos grados de diferencia se superan, la radiación solar sería menos fuerte y habría de nuevo que hacer un
estudio para mejorar el control solar ya que el sol se encontraría en una posición más baja.

 Figura 29 - Trayectoria del sol a través de una ventana S (Sevilla)

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 25

 Figura 30 - Fracción en sombra S (Sevilla)

En otoño y primavera es cuando hay un mayor número de horas en que la radiación solar entra a través de la
ventana, desde casi las 8 h hasta cerca de las 19 h.

 Figura 31 - Trayectoria del sol con contraventana izquierda S (Sevilla)

 25

26 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

 Figura 32 - Fracción en sombra con contraventana izquierda S (Sevilla)

 Figura 33 - Trayectoria del sol con contraventana derecha S (Sevilla)

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 27

 Figura 34 - Fracción en sombra con contraventana derecha S (Sevilla)

Colocando las contraventanas a ambos lados de la ventana se consigue reducir bastante la fracción solar que
entra durante un par de horas, no obstante, no es suficiente porque en las horas centrales, es decir, desde las 11
h hasta las 15 h, la radiación solar entrante es muy alta.

 Figura 35 - Fracción en sombra con ambas contraventanas S (Sevilla)

 27

28 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

2.2 Castellón de la Plana
La mayor parte del núcleo urbano de Castellón de la Plana se encuentra sobre el llano aluvial de la Plana y está
situado a escasos kilómetros del lugar en que se cruzan el meridiano de Greenwich y el Paralelo norte 40°. Su
altitud media respecto al nivel del mar es de 27 metros.

Haciendo uso de la Tabla 5 sacada del documento básico HE Ahorro de energía [4] que se encuentra en el
anexo B, se obtiene que la zona climática a la que pertenece esta ciudad es la B3.

Castellón se sitúa en una latitud mayor que la de Sevilla, pero no está lo suficientemente lejos de esta como
para que se produzcan grandes cambios en la trayectoria que describe el sol vista de una ventana o en las
gráficas de fracción en sombra.

2.2.1 Orientación Norte
La principal diferencia que se puede apreciar en los gráficos, es que las horas de sol son menos con respecto a
las que había en Sevilla; esto se debe a que Castellón es una provincia que se encuentra más al orte.

 Figura 36 - Trayectoria y fracción en sombra N (Castellón)

La radiación solar que entra por la ventana es máxima entre las 6 h y las 8 h de la mañana y vuelve a serlo
entre las 18 h y las 20 h, es decir, durante un periodo de 4 horas al día. Este es un resultado menor al obtenido
en la orientación norte en Sevilla, donde el periodo de tiempo en que el sol incidía de forma más directa era de
6 horas totales diarias.

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 29

 Figura 37 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana izquierda N (Castellón)

 Figura 38 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana derecha N (Castellón)

Con la adición de las contraventanas abatibles en el lado derecho durante las primeras horas de la mañana, y en
el lado izquierdo durante las últimas horas de la tarde, se consigue reducir la cantidad de luz solar que entra en
la vivienda en prácticamente un 90% superando el objetivo establecido del 50%. Es una solución óptima la
instalación de contraventanas como sistema de control solar en edificios con esta orientación.

2.2.2 Orientación Este
El uso de una contraventana en el lado izquierdo de la ventana casi no ayuda a reducir la fracción de sol que
entra. Cuando se comprueba qué pasaría con la contraventana si estuviese en el lado derecho, se observa que
se consigue controlar un poco mejor la cantidad de luz que penetra la ventana, sobre todo durante los meses de
invierno, pero como mucho consigue disipar la radiación solar un 40%.

 29

30 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

 Figura 39 - Trayectoria y fracción en sombra E (Castellón)

 Figura 40 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana izquierda E (Castellón)

 Figura 41 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana derecha E (Castellón)

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 31

2.2.3 Orientación Oeste
La situación es muy similar a la obtenida en la orientación Este; aplicando los sistemas de control solar, no se
consiguen grandes cambios en la cantidad de radiación incidente. Solamente en los meses de invierno se
reduce bastante, a excepción de la radiación que entra entre las 13h y las 14 h.

 Figura 42 - Trayectoria y fracción en sombra O (Castellón)

 Figura 43 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana izquierda O (Castellón)

 31

32 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

 Figura 44 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana derecha O (Castellón)

2.2.4 Orientación Sur
La cantidad de luz solar que atraviesa la ventana es prácticamente igual en los meses de invierno y verano, y
solo varía en un par de horas con respecto a las de los meses de otoño y primavera. Sin embargo, al instalar las
contraventanas como sistemas de control solar, las curvas obtenidas para el invierno y el verano dejan de ser
iguales, y esto es debido a que el sol está describiendo una elipse diferente en cada una de esas estaciones y,
por lo tanto, el ángulo con que inciden los rayos de sol sobre la tierra también lo es.
Es más fácil controlar la cantidad de radiación solar que entra en invierno que en verano.

 Figura 45 - Trayectoria y fracción en sombra S (Castellón)

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 33

 Figura 46 - Trayectoria y fracción en sombra contraventana izquierda S (Castellón)

 Figura 47 – Trayectoria y fracción en sombra contraventana derecha S (Castellón)

Incluso manteniendo las dos contraventanas abiertas al mismo tiempo no se consigue reducir el pico de
entrada de radiación solar que se produce a las 9 h de la mañana y a las 17 h de la tarde en los meses de
verano.
Colocando un voladizo horizontal en la parte superior de la ventana se podría reducir bastante el porcentaje de
radiación entrante.

 33

34 Estudio de la reducción de fracción solar con el uso de contraventanas en diferentes
 ciudades

 Figura 48 – Fracción en sombra ambas contraventanas S (Castellón)

2.3 Barcelona
Barcelona se encuentra en la latitud 41.38° Norte aproximadamente, pertenece a la costa mediterránea y tiene
una altitud media sobre el nivel del mar de 12 metros.

Haciendo uso de la Tabla 5 sacada del documento básico HE Ahorro de energía [4] que se encuentra en el
anexo B se obtiene que la zona climática a la que pertenece esta ciudad es la C2.

La ciudad de Barcelona se encuentra a una latitud muy cercana a la de Castellón y su altitud respecto al nivel
del mar es del mismo orden; por este motivo, la herramienta unificada LIDER-CALENER [17] no tiene la
precisión suficiente como para llegar a mostrar las pequeñas diferencias que deberían encontrarse en las
gráficas obtenidas en cada una de estas dos ciudades.

Debido a esto, se ha decido que, a grandes rasgos, los resultados obtenidos para las diferentes orientaciones de
una vivienda situada en Castellón de la Plana, serán válidos en el caso de un edificio en Barcelona. De esta
forma las figuras y gráficas del apartado anterior servirán también para este.

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 35

 3 DISEÑO DE MECANISMOS PARA AUTOMATIZAR
 CONTRAVENTANAS

Las contraventanas abatibles se encuentran dentro del grupo de sistemas de control solar exteriores. Son
pequeñas puertas exteriores a la ventana, que se unen a ella a través de bisagras. Su función es parecida a la
de las persianas, pues impiden el paso de la luz, el frío y el calor. La mayor ventaja es que no sufren el
puente térmico de las persianas exteriores. El puente térmico es una zona de la envolvente de un edificio,
donde el calor consigue transmitirse de forma más fácil que en las zonas aledañas porque hay una variación de
la resistencia térmica.

Su origen se remonta a Francia durante el siglo XVIII, cuando se comenzaron a exportar desde Persia hasta
París, a través de Venecia [9].
Con el tiempo, las contraventanas fueron ganando importancia entre las altas esferas de Inglaterra, que
empezaron a combinarlas con la aparición de las ventanas de vidrio. En sus inicios se colocaban en la zona
interna de la ventana en lugar de la exterior.

En la actualidad son elementos que se instalan en cualquier tipo de construcción, desde viviendas u oficinas
hasta otro tipo de edificaciones. En el continente europeo su popularidad está aumentando exponencialmente
debido a que combinan tradición y clase, jugando con diferentes colores y materiales adaptables a cualquier
tipo de vivienda.

Automatizar el movimiento de las contraventanas garantizaría un mayor ahorro energético en la vivienda. Si se
consiguiese diseñar un mecanismo que se pudiera programar a través de una app para el móvil, y cuya función
fuese la de abrir o cerrar, en mayor o menor medida las contraventanas según la radiación solar que entra por
la ventana, se lograría reducir hasta en un 50% la radiación solar que entra en el espacio de la vivienda.
Sin embargo, al contrario que ocurre con las persianas, no es habitual encontrar empresas que se dediquen a
automatizar contraventanas a pesar de estar extendidas por todo el mundo.

Después de llevar a cabo un exhaustivo estudio de mercado se han encontrado dos proveedores de kits de
instalación para motorizar contraventanas abatibles de una o dos batientes:

 - Motor para contraventanas synapsia 1000 io [18].
 - Accionamiento de contraventanas abatibles VOLETRONIC 230 V [19].

El primero lo distribuye Somfy, un grupo industrial especializado en motores, domótica y en automatización
para apertura de vivienda.

El segundo es distribuido por la empresa EHRET, con gran experiencia en la producción de sistemas de
protección solar de alta calidad.

 35

36 Diseño de mecanismos para automatizar contraventanas

La información técnica de los accionamientos que se ha conseguido obtener de las páginas web de cada
empresa, y contactando a través del correo electrónico y de llamadas al servicio técnico, ha sido prácticamente
nula.

Solamente las siguientes imágenes de los mecanismos, han servido de ejemplo a la hora de diseñar dos
dispositivos diferentes, que sean capaces de abrir y cerrar por completo una contraventana, y que permitan a su
vez que esta se detenga en diferentes posiciones intermedias del recorrido que realiza.

 Figura 49 – Motor somfy [18]

 Figura 50 – Accionamietno EHRET [19]

Los mecanismos de cuatro barras como los cuadriláteros articulados y los biela-manivelas son muy comunes
cuando en cuanto a diseño de mecanismos se refiere. Describan trayectorias sencillas y su análisis cinemático
y dinámico no es de gran complejidad, por este motivo se ha decidido que los dos mecanismos que se van a

Diseño de mecanismos para la automatización de sistemas de control solar en edificios 37

diseñar serán de estos tipos.

Los mecanismos son diferentes, no obstante, su funcionamiento es el mismo y la elección de uno u otro queda
en manos del comprador. La principal diferencia es solamente estética.

En este trabajo se ha supuesto que las ventanas tienen una dimensión de 1x1 # y que el ancho del vano
donde se instalará el mecanismo motorizado no es menor de 16 cm (mínima longitud habitualmente en
España). Partiendo de esta premisa, con la ayuda de un software de diseño de piezas en 3D, se han calculado
unas dimensiones para las barras, que garantizan el buen funcionamiento del mecanismo, evitando cualquier
problema de colisión.
En el Anexo A están los planos de las piezas diseñadas.

 37

38 Mecanismo biela-manivela invertido

 4 MECANISMO BIELA-MANIVELA INVERTIDO
4.1 Partes del mecanismo
Un mecanismo cualquiera está formado por un conjunto de sólidos con un movimiento relativo frente a otros.
Estos sólidos generalmente reciben el nombre de barras o eslabones. Para un mecanismo de tipo biela-
manivela invertido las barras se clasifican según el movimiento que describen:

 - Biela: es aquella barra cuyo movimiento es resultado de la combinación entre traslación y rotación. En
 este caso, al ser una inversión del biela-manivela, solo realizará un movimiento de rotación y se
 denominará guía.

 - Manivela: es la barra que tiene un movimiento circular alrededor de un par de revolución fijo y se
 conecta el motor. Es conocida como barra de entrada.

 - Corredera: eslabón que se mueve de forma rectilínea sobre una guía. Habitualmente barra que realiza
 el movimiento de salida.

 - Barra fija: es la barra que hace de soporte del sistema y que se encuentra en una posición fija.

Las barras se unirán entre sí a través de tres pares cinemáticos de revolución y un par prismático.
En el Anexo A están los planos de las piezas diseñadas.

 Figura 51 - Mecanismo biela-manivela en t=0