Calculo de sombras para el aprovechamiento de energía solar
Introducción. La fuente optima por excelencia es la energía solar es una forma de energía que se obtiene a través de la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol, y en nuestro caso estudiamos la energía solar fotovoltaica desde el punto de vista de la producción, también es utilizada en La energía solar térmica aprovecha la radiación que proviene del Sol para producir agua caliente para consumo doméstico o industrial; La producción de energía eléctrica varía de acuerdo a la luz que incide sobre el obeto de aplicación un panel fotovoltaico o un calentador u otro aparato de aprovechamiento solar, pero hay factores que disminuyen esta captación un día nublado nublado o !las sombras sombras proyecta proyectadas" das" por obetos obetos circund circundante antes s al instrume instrumento nto o sistema de aprovechamiento# $ara el caso las sombras son% las proyecciones que se desprenden del obeto para dar sobre otro obeto, en virtud de la naturaleza de la luz fuente ¶ nuestro caso el sol', para conocerlas existen diferentes métodos y recursos% unos son soft(are, otros mec)nicos otros de campo &que ser)n los que utilizaremos en esta practica', con el fin de determinar como afectarían una aplicación solar instalada en los puntos se*alados como origen#
Objetivos Objetivo general: +s cimen cimenta tarr en la prac practic tica a los los conc concep eptos tos esenci esencial ales es de las proy proyecc eccion iones es solar solares es para para aplicaciones solares#
Objetivos específicos: •
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plicar concepto concepto de las proyecciones proyecciones de sobras sobras a una practica practica concreta a partir de los los métodos de cartas solares# -alcu -alcular lar las las somb sombras ras proye proyect ctas as por por los entor entornos nos natu natural ral &veg &vegeta etació ción' n' y artifi artificia ciall &edificaciones circundantes', en las cartas estereoscópicas y polares# -omprender los fenómenos de asolamiento y su incidencia en aplicaciones solares#
Marco conceptual. Trayectoria del sol. .e todos es conocido por experiencia el movimiento del sol a través de la bóveda celeste al amanecer en el oriente y su ocaso al occidente, al movimiento aparente del Sol en la bóveda celeste, se le da el nombre de trayectoria solar### &/La trayectoria solar0, s# f#'# +ste varia debido a la declinación que estudiaremos en un siguiente apartado de este tema# Angulo de inclinación de la tierra. 1no de los factores que mas incide en el calculo de las sombras es la inclinación de la tierra que de igual manera incide mucho en las estaciones, el ee de rotación de la 2ierra est)
inclinado unos 34,56 aproximadamente con respecto al plano de la órbita que describe alrededor del Sol &/iiarquitectos% Sombras Solares0, s# f#', y el aparente movimiento de este durante el a*o crea el efecto de declinación solar, que no es mas que el transito elíptico por el plano al rededor del sol, durante el a*o en dos ocasiones el sol se encontrara en una declinación normal al ecuador lo que llamamos equinoccios y en otras dos ocasiones estar) en declinación m)xima al sur y otra al norte, aunado al desplazamiento de nuestro país al norte del ecuador creara las condiciones especiales de sombras# Aimut. $ara ubicar un punto en la esfera celeste utilizamos los )ngulos con respecto a puntos de referencia, el azimut es la dirección de un punto medida en grados respecto del norte &/iiarquitectos% Sombras Solares0, s# f#', con lo cual localizaremos en el plano horizontal &7isto en planta' cualquier elemento que queramos ubicar# Si bien se referencia al 8orte 9eogr)fico en planos, utilizaremos el norte magnético dado que el procedimiento ser) utilizando br:ula# !osición en el globo" altitud y latitud. $ara determinar una determinada posición en la superficie de la tierra utilizamos los términos de latitud y longitud, el #ngulo de elevación de ese punto sobre el ecuador es su latitud l, latitud norte si est) al norte del ecuador, latitud sur &o negativa' si est) al sur de él### &/Latitud y Longitud0, s# f#' ; en el caos de la longitud% la longitud de un punto es, entonces, el valor se*alado de la división por donde ese meridiano se cruza con el ecuador# &/Latitud y Longitud0, s# f#', para el caso se usa la referencia al meridiano de 9reen(ich como el punto cero de donde parten las diferentes longitudes# Cartas solares. Las cartas solares son proyecciones especiales en planos de las posiciones o trayectorias del sol en la bóveda celeste, en este caso estudiaremos dos la -arta Solar +stereogr)fica y la -arta Solar -ilíndrica; siendo la primera% se basa en un sistema de coordenadas angulares donde el radio representa la ltura Solar y los )ngulos el zimut que se mide desde el Sur &6' al 8orte &<=6' &/4#<# -artas solares > 2emas de +cologia0, s# f#' . +n el caso de las cartas cilíndricas las definiremos como% se basan en la proyección de la posición del Sol sobre una superficie cilíndrica de revolución# +sta superficie tiene su base en el plano del horizonte localizado en el punto geogr)fico para el que se realiza la carta# &/Sobre la posición del Sol en la bóveda celeste y la dirección de sus rayos ? sobre?la? posicion?del?sol?en?la?boveda?celeste?y?la?direccion?de?sus?rayos#pdf0, s# f#'#
Metodología. $ara el laboratorio realizado el procedimiento consistió en% <# 2razado de las cartas solares estereoscópicas y cilíndrica a partir del sitio (eb de la 1niversidad de @regon y dada la ubicación de nuestra posición geogr)fica# 3# 1bicación del punto base en el cual realizaríamos las mediciones, partiendo de la hipótesis que en ese lugar colocaríamos nuestra aplicación solar, para ello se utilizo un 9$S, y se instalo la mesa de observación# 4# Aediante el uso de una br:ula de geología se determinaron los azimut de los puntos representativos sean estos% vértices de edificios que proyectan sombra sobre el punto y vegetaciones que de igual manera se proyecten sobre el punto de an)lisis#
B# -alculo de la elevación de estos puntos mediante un clinómetro &incorporado en la br:ula y corroborado con clinómetro digitales &aplicaciones ndroid en dispositivos'# 5# 2rabao de gabinete% se ubicaron en las respectivas cartas estereoscópicas y cilíndricas los puntos de referencia en el punto a se utilizo la carta estereogr)fica y en el punto b las carta cilíndrica# C# Lectura y conclusiones de las cartas mediante la lectura y deducciones lógicas a partir de las cartas se infiere las condiciones de sombra para el punto en an)lisis#
!rocedimiento de calculo D)sicamente consistió en la ubicación de puntos en las carlas estereogr)fica y cilíndrica separando en cada una los referente a arboles y edificios, en el caso del punto $?< se utilizo la carta estereogr)fica y en el punto $?3 la carta cilíndrica de la siguiente manera% $rocedimiento de an)lisis punto $?< Levantamiento de puntos referente a arboles en campo%
Los datos de campo son%
Las Cartas Estereográficas: $unteado de las sombras proyectadas en edificios aleda*os%
-on respectos los )rboles las sombras proyectadas son%
Procedimiento de análisis punto P-2
Los puntos estudiados son%
E los datos levantados en campo fueron%
+n el caso de la vegetación de igual manera se procedió de la misma manera obteniendo los resultados siguientes%
$ara la ubicación de los arboles punteado, se pueden referenciar en el siguiente plano de ubicación%
.e las cartas podemos decir% -on respecto a las sombras proyectadas por edificios no hay problemas unicamente las sombras por la ma*ana arroadas por el uditorio A)rmol en las ma*anas hasta las C%4 durante el periodo de mediados de abril a unio, y por la +scuela de la -onstrucción desde diciembre hasta principios de febrero# E en cuanto a la vegetación podemos igualmente decir que% existen muchas sombras por los arboles ubicados al norte del punto que nos mantendr)n en sombras las ma*anas durante todo el a*o siendo el m)ximo problema el cerezo silvestre y el pino ubicados al este y sur este del punto frente y al costado del A)rmol que en diciembre llegan hasta las <%4 de la ma*ana sombreando el punto de an)lisis; y de igual manera el eucalipto al suroeste por las tardes que de diciembre a febrero sombrearan por la tarde el punto siendo el caso mas extremo a inicio de febrero que desde las <%4 p#m# 8os tendr) en sombra el punto $?<# $or fortuna esto se puede corregir con un plan de poda por lo que no representa un problema grave# .e igual manera podemos inferir que las mayores sombras proyectadas en el punto $?3 son% por las edificaciones situadas al oriente del punto, concretamente el edificio de aulas !D" que desde el 3< de mayo hasta el 3 de febrero estar) sombreando el punto por las horas de la ma*ana hasta alrededor de las F a#m# E luego solo minimamente por las tardes de los días cercanos al 3< de unio por las tardes después de las 5 p#m# +n que por estar emplazado al norte y al tener solamente la declinación m)xima en estos días nos genera sombras#
Conclusiones. •
1tilidad de los recursos
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Gacilidad de calculo y claridad en cuanto a los conceptos ilustrados
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aplicación para proyectos de aprovechamiento solar
