Introduccion a La Geometria Solar

8/13/2019 Introduccion a La Geometria Solar

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I N G . M A R A C E L E S T E G A R D E Y M E R I N O


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VARIACIN DE LA INTENSIDAD DE RADIACIN SOLARRECIBIDA POR UNA SUPERFICIESUn objeto recibe mayor cantidad de radiacin cuando:El ngulo de incidencia es de 90El sol se encuentra en el punto ms alto de su trayectoria medioda solar)Es verano, ya que la radiacin recorre menos distancia para llegar a la superficie.Cuando est despejado y hay pocas partculas en suspensin.El lugar se encuentra ms cerca del Ecuador, es decir tiene una latitud menor.


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DISPONIBILIDAD DE ENERGA SOLAR PARA UNDISPOSITIVOLa radiacin solar no ha sido medida por mucho tiempo, o se le ha prestado muy

poca atencin. Tenemos escasos valores de radiacin solar medidos.Cmo se puede determinar?Conociendo:Valor promedio medido en la superficie terrestre Depende de la disponibilidad dedatos medidos)Radiacin a tope de atmsfera Se puede calcular utilizando geometra solar)


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VALORES DE RADIACIN SOLAR MEDIDOSPARA MENDOZA

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

RadiacinGlobal MJ/m2

HGLO: Radiacin solar global sobre superficie horizontal


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ATLAS SOLAR DE LA REPBLICA ARGENTINA

Consiste en Mapas de Radiacin elaborados a partir de la radiacin a tope deatmsfera y datos promedios medidos, para la Argentina y para todos los mesesde ao.

Los autores de este trabajo son los Dres. Hugo Grossi Gallegos y Ral Righinidel Grupo de Estudios de la Radiacin Solar GERSolar) de la UniversidadNacional de Lujn UNLu)Publicado en el 2007 y distribuido gratuitamente a instituciones educativas.


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RADIACIN A TOPE DE ATMSFERA VALORMEDIO MENSUAL

scI

( ) ( )( )[ ]

sensensenx

nIH

ss

dsco

180/coscos

)365/2360cos(33.013600/24

+

+=

Valor medio del ngulo de salida del sol

dn Da Juliano medio mensual Latitud

Constante solars

Declinacin media mensual


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DA JULIANO MEDIO MENSUAL

Es el nmero de da juliano caracterstico para cadames.

dn


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DA JULIANO

Das acumulados Da medio

0 17,1

31 47,2

59 76

90 105,5

120 134,6

151 160,8

181 197,9

212 226,9

243 256,3

273 285,6

304 315,9

334 343,3

Da Juliano promedio para cada me


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ORIGEN DE LA RADIACIN SOLAR

REACCIN NUCLEAR4 H 11 => He42 2 e- 24,7 Mev rad.)


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EL SOL EN NMEROS

Masa del sol: 2.1030 kg.Temperaturas en el ncleo del sol: 4.107KTemperaturas en la superficie del sol: 6.103KDistancia Tierra Sol : 1.496 x1011mRadio del Sol: 6.96x108mAnaloga: cabeza de alfiler 1mm) a una distancia de11,825m de una esfera 5.5 cm de radio.

La constante solar es la energa proveniente del sol que, por unidad de tiempo, esrecibida en la unidad de rea por una superficie perpendicular a la radiacin ubicada en

el espacio a la Distancia media Sol-Tierra.


15/54Al llegar a la tierra :de10-13 hasta 10 m (el 98% de ella est ubicada entre los 0.3mm y los 4 mm)

ESPECTRO SOLAR


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COORDENADAS TERRESTRES

Latitud: mide el ngulo entre cualquier punto y el Ecuador. de 0 a +90 y 0 a-90 )Paralelos: Circunferencias de diferentesmedidas, perpendiculares al eje terrestre. Ecuador)Longitud: Mide el ngulo a lo largo del Ecuador desde cualquier punto de la Tierra. de 0 a360)Meridianos: Circunferencias que tienen sus extremos enlos polos. Meridiano de Greenwich)


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COORDENADAS TERRESTRESUBICACIN DE MENDOZA


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DECLINACIN SOLAR

El plano del Ecuador forma un ngulo de 2327 conel plano de la eclptica.Definicin: ngulo que forman el vector tierra-sol y el

plano ecuatorial.Esta inclinacin produce las 4 estaciones.


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DECLINACIN SOLAR

+=

365

28436045.23

nsen

ngulo que forman el vector tierra-sol y el plano ecuatorial

22/06 => 23.45 SOLSTICIO22/12 => -23.45 SOLSTICIO23/09 => 0 EQUINOCCIO21/03 => 0 EQUINOCCIO


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DECLINACIN


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DECLINACIN MEDIA MENSUAL

Valor medio mensual de la declinacin, funcin del da medio mensual julianocalculado a partir de la siguiente frmula:

( )

=

3658136045.23 dnsen


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DECLINACIN VS. DA JULIANOVALORES MEDIOS MENSUALES


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RELACIONES GEOMTRICAS EN RADIACINSOLAR

Esfera celestengulos solaresngulo horariongulo de incidenciaSalida y puesta del solDuracin del da


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ESFERA CELESTE

Esfera celeste es la esfera imaginaria con centro en la tierra y distancia indefinidadesde ese centro.El sol viaja a travs de esta esfera, as como otros objetos celestes.La posicin del sol en la esfera celeste se especifica a travs de ngulos conrespecto a un observador sobre la Tierra.


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Si se observa un astro cualquiera , el sol, la luna, una estrella,

por ejemplo, durante un cierto tiempo, se comprueba que todosellos se mueven describiendo circunferencias alrededor de unarecta ideal que se denomina eje del mundo.Los puntos de interseccin del eje del mundo con la esfera

celeste se denominan polos celestes. El que corresponde alhemisferio norte se llama polo celeste norte o boreal y el quecorresponde al hemisferio sur, polo celeste sur o austral.El crculo mximo perpendicular al eje del mundo se llamaecuador celeste.

ESFERA CELESTE


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ESFERA CELESTE

Se llama vertical de un lugar a la direccin del hilo de laplomada , o sea la direccin de la fuerza de la gravedad endicho punto. Prolongada indefinidamente intercepta a la esferaceleste en dos puntos diametralemente opuestos, Z (cenit) y N(nadir).

Se llama horizonte de un lugar al plano perpendicular a lavertical del lugar que pasa por el centro de la esfera celeste.La vertical, el horizonte y el meridiano del lugar permitenrepresentar la esfera celeste referida a un lugar determinado

de la Tierra.


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ESFERA CELESTE


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N

S

E O

NGULOS SOLARES

S


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ALTURA SOLAR:

Altura solar: cunto subo para mirar el sol ?La altura solar est entre 0 y 90

Altitud solar ) es la medida de la distancia angular desde el horizonte

ACIMUT SOLAR:


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ACIMUT SOLAR:Cunto giro respecto al norte para observar el sol?Mide el apartamiento de la direccin norte en el hemisferio sur.

Su origen se encuentra mirando hacia el Norte en el hemisferio Surcontndose como positivo hacia el Este sentido horario)

S

N

E 0


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N

ALTURA SOLAR Y NGULO ACIMUTAL DEL SOL

Cunto subo ?Altura solar

Cunto giro respecto alnorte?ngulo azimutal


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NGULO HORARIO

Es el arco de ecuador contado desde el punto de interseccin delecuador con el meridiano del observador hasta el crculo horario delastro, en sentido horario. Aunque se podra medir en grados, para sumedida se usa la hora, unidad que equivale a 15.


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NGULO HORARIO

( )sh t= 1215 /Vara entre 0 y 180.Se mide desde el medioda solar, =0), momento en que el sol cruza elmeridiano del lugar.Es positivo antes del medioda solar y negativo despus, en el hemisferio sur.


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A QU HORA TENGO LA MXIMARADIACIN?

Cuando el sol se encuentra en el punto ms alto de su trayectoria ,es decircuando es igual a cero o al medioda solar.( )

hst

t

s

s

h

12

01215 /

=

==

ELLxtt obsofhorasof = )()15/1(

La hora de mxima radiacin el 1de enero n=1)Mendoza =-32.83; Lobs=68.82 ) si =0 y Lof=45

65.13)062.0()82.6845()15/1(012 == xtof

A las 13:39


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TODOS LOS NGULOS SOLARES:RESPECTO DE UN PLANO HORIZONTAL

z + = 90

ngulo cenital: ngulo entre la lnea del cenit y una lnea dirigida hacia el sol


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RELACIN CON LA IRRADIANCIASOLAR

Ion = Isc [ 1+ 0,33 cos 360 n-2) / 365 ]cosz sensensenz =+= coscoscoscos

A medida que el ngulo cenitaldisminuye la irradianciaaumenta

A medida que la altura solar aumentaLa irradiancia aumenta


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Cunto subo?Cunto giro ?

Altitud solar )Acimut solar )

REPASO :NGULOS SOLARES

Respecto de un observador sobre la tierra

ngulo cenital z)

Respecto del cenitCenit: Posicin del sol en el medioda solar.

El ngulo cenital z) es la distancia angular desde el cenit a una lnea dirigidaal sol.


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SALIDA Y PUESTA DEL SOL

sensensenz =+= coscoscoscos

( ) tgtgarcos = cos

Si z =90

De la frmula del ngulo de incidencia para un plano horizontal:


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VALOR MEDIO MENSUAL DEL NGULOHORARIO

tgtgarcos = cos

Para un valor de declinacin medio en un lugarubicado a una latitud , se determina un valor dengulo solar de salida del sol s medio para elmes, deseado, a partir de la siguiente frmula:


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sc

I

( ) ( )( )[ ]

sensensenx

nIH

ss

dsco

180/coscos

)365/2360cos(33.013600/24

+

+=



Constante solar

s



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CONCLUSIONES

Para conocer la cantidad radiacin que recibe un plano horizontal, es necesarioconocer la radiacin a tope de atmsfera y tener datos promedios medidos dellugar.Los valores de radiacin a tope de atmsfera pueden ser calculados utilizando lageometra solar, para cualquier lugar y momento del ao.


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DURACIN DEL DA

( ) ( ) tgtgN s == arccos15/215/2


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NGULOS SOLARES:RESPECTO DE UNA SUPERFICIE INCLINADA


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INCLINACIN DEL PLANO

Si se inclina la superficie que capta la radiacin solar unvalor igual a la latitud ms 10 se optimizala cantidad de radiacin recibida. para una inclinacin fija)


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NGULO DE INCLINACIN )

ngulo de inclinacin ) sobre la horizontal, es medido desde la horizontalcreciendo a medida que el extremo sur del plano se levanta hacia el Ecuador.


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NGULOS ACIMUTAL( )


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NGULO DE INCIDENCIA SOLAR

El ngulo de incidencia solar ) se define como el ngulo entre lanormal a la superficie plana y el rayo solar.Mientras ms pequeo es mayor intensidad de radiacin incide sobrela superficie.


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NGULO DE INCIDENCIA:PLANO QUE MIRA AL NORTE

sensen )(coscos)cos(cos +=

Si el plano mira hacia el norte = 0

El valor ideal de la inclinacin es igual al valor de la latitud ms 10 .Comparacin entre tres situaciones.


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sc

I

( ) ( )( )[ ]

sensensenx

nIH

ss

dsco

180/coscos

)365/2360cos(33.013600/24

+

+=



Constante solar

s


VARIACIN DE LA INTENSIDAD DE RADIACIN SOLAR


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VARIACIN DE LA INTENSIDAD DE RADIACIN SOLARRECIBIDA POR UNA SUPERFICIESUn objeto recibe mayor cantidad de radiacin cuando:El ngulo cenital o de incidencia es de 90El sol se encuentra en el punto ms alto de su trayectoria medioda solar)Es verano, ya que la radiacin recorre menos distancia para llegar a la superficie.Cuando est despejado y hay pocas partculas en suspensin.El lugar se encuentra ms cerca del Ecuador, es decir tiene una latitud menor.

VARIACIN DE LA INTENSIDAD DE RADIACIN SOLAR


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VARIACIN DE LA INTENSIDAD DE RADIACIN SOLARRECIBIDA POR UNA SUPERFICIESOrientacin de la superficie ngulo de 90)Momento del da Medioda solar)Estacin del ao Movimiento de la Tierra)Estado meteorolgico Nubes)Sombras producidas por objetos de grandes dimensiones Edificios, montaas)Coordenadas geogrficas del lugar Latitud y longitud)

Introduccion a La Geometria Solar

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