Estudio de La Radiación Solar y Balance de La Radiación

ESTUDIO DE LA RADIACIÓN SOLAR Y BALANCE DE LA RADIACIÓN I.

INTRODUCCIÓN: En este capítulo capítulo se podrá podrá apreciar apreciar la variación de la radiación radiación solar incidente incidente en el tope de la atmosfera atmosfera (Qs), atreves atreves de y la radiación solar en la supercie terrestre (Q+q). Esto se llevara a cabo estudiando las radiaciones orarias, diurnas y mensuales. !ambi"n estudiando las ma#nitudes y el recorrido de las onda ondass co cort rtas as y las las onda ondass lar# lar#as as,, se ente entend nderá erá tamb tambi" i"n n sobr sobre e la absorción de las radiaciones por la umedad, neblina y nubes, $sí  mismo entenderemos las relaciones de las radiaciones solares se#%n las latitudes y podremos encontrar la radiación neta (&n) (&n) se#%n los meses y así poder entender por qu" ay meses con radiaciones con menores proporciones.

II .

OBJETIVOS 'onocer la distribución latitudinal  temporal de la radiación solar incidente en el tope de la atmosfera (Qs). $naliar la distribución temporal de la radiación solar directa y difusa incidente para al#unas estaciones del *er%. Encontrar relaciones entre la radiación #lobal (directa y difusa) con las oras de sol () en estaciones de la costa, sierra y selva. 'alcular el balance de radiación para la supercie terrestre. terrestre.

II I .

MATER TERIALES Y EQUI QUIPOS atos mensuales  latitudinales de la radiación solar en el tope de la atmosfera (Qs) para el emisferio sur (-). atos atos orario orarioss de radiac radiación ión sol solar ar incide incidente nte (Q+q), (Q+q), para para la estación de la olina. atos atos promed promedios ios mensua mensuales les de la radiac radiación ión sol solar ar inciden incidente te (Q+q (Q+q), ), en las esta estaci cion ones es de/ de/ 0a ca cató tólic lica, a, -uay -uayao, ao, -uar -uara a,, 0ambayeque y 1urima#uas. atos promedios mensuales  multianuales de radiación solar incidente para la estación de -uayao y la olina. ato atoss prom promed edio ioss me mens nsua uale less de temp temper erat atur ura, a, radi radiac ació ión n incidente, presión de vapor y oras de sol para las estaciones de la olina y -uayao. 'alculadora electrónica Equipo de dibu2o 3tiles de escritorio

IV.

PRODECIMIENTO: 1. ESTUDIO DE LA RADIACIÓN SOLAR EN EL TOPE DE LA ATMÓSFERA (Qs): 4alores de &adiación solar en el tope de la atmosfera (Qs), e5presado como mm de a#ua evaporable -E67E&68 9&

Lat. EN (s) E :;,  <= :;, ! CC :<, " := :<, # ;; :<, $ = :<, 1 @< :B, 1! := :B, 1" ?C :B, 1# <= :B, 1$ =< :B, ! @: :=, !! >< :=, !" :C :=, !# AC :=, !$ ?= :=, % ;< :=, %! < :=, %" <; :=, %#
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En el meteoro#rama ad2unto se puede visualiar que la radiación solar en el tope de la atmosfera es mayor en la latitud de >D y menor a la latitud de =>D , lo cual al analiarlos  2untos a los datos de las otras latitudes dadas ,lle#amos a la conclusión de que mientras más cerca se est" al el ecuador los valores de radiación solar en el tope de la atmosfera son mayores , ya que en el ecuador las radiaciones son verticales y acen un recorrido mínimo por lo tanto lle#a mayor radiación , tambi"n nos damos cuenta que esto se da ya que las ondas cortas de >DaA>DA>Da;>D;>DaB>DB>Da@>D , porque la má5ima intensidad de emisión se dan en ondas cortas.

!. AN8LISIS DE LA RADIACIÓN SOLAR INCIDENTE (Q9)/ A. VARIACIÓN ;ORARIA DE LA RADIACIÓN SOLAR: &adiación solar (Q+q), oraria (FGmA) Estación/ 0a olina , $Ho/ A>>C •

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&adiacion vs -oras

Enero

Iulio

En el meteoro#rama ad2unto de la tabla <.A podemos ver que la radiación solar (Q+q) entre los meses enero y 2ulio ,las radiaciones solares orarias en el mes de 2ulio son menores en comparación al mes de enero , teniendo así el má5imo valor de radiación para el mes de enero a las :? oras con el valor de B@=,? y el mes 2ulio el má5imo valor se da las :; oras con el valor de ;=;,< , así podemos concluir tambi"n que en enero un mees de verano las radiaciones son mayores y tambi"n ay mayores radiaciones perpendiculares a diferencia del mes de  2ulio que es un mes de invierno donde al ver umedad la radiación solar es absorbida por esta.

Va*s M=>/,s ? M@2/,s - a Ra-/a0/2 Sa* ;*a*/a Esta0/2: La M/2a A !$ V*a2 (Q9),=>. #<'7% (Q9),@2. 7% ;*a: 1%

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I2/*2 (Q9),=>. "'"7& (Q9),@2.  ;*a: 1"

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B. VARIACIÓN MENSUAL DE LA RADIACIÓN SOLAR (Q9)/ 9bicación de las distintas estaciones meteoroló#icas/  !oras las estaciones están ubicadas en el emisferio sur, donde las estaciones son La M/2a CIP ;5a20a?  ;5a*a La,a?5  Y5*/,a+5as

1!6& S :AD>AJ >@D?:J >BD;AJ >
'#6&'  =:J F =@D<
!"% ,s2, ?AB> msnm ?>@: msnm :C msnm :=@ msnm

En el cuadro y en la ima#en podemos ver que la estación que está más cerca de la línea ecuatorial es la de  1urima#uas, ciudad que se caracteria por tener clima cálido, muy lluvioso, #ran presencia de nubes y una altitud de :=@msnmK mientras que la ciudad más ale2ada es la de -uancayo, que se supone tambi"n debería tener cima cálido, pero debido a la presencia de la cordillera de los andes la cual ace que ten#a una altitud de ?AB> msnm tiene clima templado, con variaciones de temperatura que van desde los
Ms s

La Cat/0 a ENE ;>A FEB ;:A MAR ?== ABR ;:: MAY  ?;C  JUN :B: :B@  JUL AGO AAA SET AAC OCT ??< NOV ??C DIC A=A

CIP ;5a20a?

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'uadro que nos indica las fecas en las que las estaciones empiean/

I2/0/ !!1 Ma*

;. S5* 8toHo

!1!! J52/ !%!" St/,* !1!! D/0/,* eteoro#rama de la 4ariación mensual de la solar en < estaciones meteoroló#icas.

6nvierno *rimavera 4erano radiación

&adiación olar vs eses

0a 'atólica 0ambayeque

'6* -uancayo 1urima#uas

-uara

En este meteoro#rama podemos notar lo si#uiente/ $l observar el meteoro#rama uno puede en un inicio creer que en 1urima#uas en donde se va a re#istrar la mayor radiación, pues es la que más cercana a la línea ecuatorial, por lo tanto recibe mayor radiación pero no es así, las otras estaciones son las que reciben muca más radiación que esta. Esto se puede e5plicar pues  1urima#uas es una ona con #ran presencia de nubes, las que absorben #ran parte de dica radiación aciendo que esta sea menor. En octubre, estación -uara es donde se re#istra la má5ima radiación, un eco que no coincide con la tendencia de las demás estaciones. Esta anomalía se e5plica por el clima del lu#ar, que ese mes entra en un periodo de sequía, donde la umedad es mínima, escasas lluvias, pocas nubes, lo que ace que los rayos entren directamente sin que nadie los absorba, #enerando un incremento de la radiación que lle#a a ser per2udicial para nosotros 0a radiación en la estación la católica, es la se#unda que presenta variaciones altas de radiación, re#istrándose la mínima en 2unio que coincide con el invierno, la "poca del aHo en la que el cielo está cubierto de muca nubes,

neblina, y llovina, que absorben la radiación que viene del sol, por lo tanto la dica radiación será menor. $ medida que el tiempo va avanado acia el verano, estas nubes y lluvias, tambi"n se van ale2ando, aciendo que la radiación aumente. 0a #ran mayoría de estaciones meteoroló#icas, suelen tener un comportamiento constante, sin mucas variaciones. olo por tener los datos de la ubicación del lu#ar como latitud, lon#itud y altitud, no nos permite predecir la radiación que va aber en dico mes, pues esta se ve afectada por diferentes factores.

Va*s M=>/,s ? M@2/,s - (Q9)/ L0a/-a- M=>/,as 0yGdí  es a ;:A 7ebrero La Cat/0a <;B etiemb ;5a?a re =?= 8ctubre ;5a*a La,a? 7ebrero 5  Y5*/,a+5 ;:B etiemb re as

M@2/,as 0yGdí   es a :B: Iuni o ;<< Iuni o ;?A Iulio ??? Iulio ?A>

Iuni o

'on este cuadro podemos notar que cuando la radiación es mínima los meses que le corresponden son 2unio y  2ulio, que coincide con el invierno, que se caracteria por alta nubosidad, las que bloquean el paso de la radiación, aci"ndola menor. $ diferencia de las radiaciones mínimas, la má5ima que ocupa varios meses, como febrero, octubre y setiembre, que pertenecen al verano y primavera.

C. VARIACIÓN DIARIA DE LA RADIACIÓN SOLAR (Q9)/ 'on los datos de la tabla <.< construya un #ráco (QLq)i vs tiempo (días). En el mismo #raco tambi"n incluya un #ráco de oras de sol vs tiempo (días). *ara esto considere un e2e secundario a la escala de las oras de sol.

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(Q+q)i 0yGdia

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- (oras)

Dt*,/2 52a 05a0/2 - *+*s/2 02 a 05a s 35- st/,a* a *a-/a0/2 sa* /20/-2t (Q) 2 4520/2 - as K*as - s (M) y N L:.<<=@5 + @;.?A: &O N >.>>:=

D. VARIACIÓN MULTIANUAL DE LA RADIACIÓN SOLAR (Q9)/: 'on los datos presentados en la tabla construir un #ráco de radiación solar (QLq)i vs tiempo (aHos). *ara este caso se pueden tomar la escala de tiempo en aHos, para lo cual se tomara los datos de un mes especico o tambi"n se puede tomar la escala del tiempo en meses  aHos, que en ese caso los datos se radiación serán tomados todos los e5istentes en la tabla en mención.

Ra-/a0/2 s T/,3

 2  2

E>3/0a* a t2-20/a - stas a*/a0/2s 2  t*a2s05*s - s as En el #raco al observar todos los datos por aHo nos damos cuenta que los valores de radiación solar son casi constante, o Puct%an con valores cercanos entre ellos, pero se observa que los meses de setiembre, octubre y noviembre, las radiaciones aumentan, por lo mismo que en esos meses se da la estaciones de primavera, ay menos umedad, las oras de sol van aumentando, ay escasas lluvias, y de acuerdo a la latitud y la altura que se encuentra -uancayo ace que las radiaciones solares sean mayores , e5cepto en los aHos :@@=, y :@C> donde se observa que en esos meses la radiación es menos que en los demás meses El mes donde ay menor radiación por lo #eneral es en 2unio, en ese mes -uancayo se encuentra en invierno, por lo que las radiaciones disminuyen, por las intensas lluvias y las neblinas que se dan. En el mes de diciembre en :@C> se observa una menor radiación solar, menos que en los otros aHos, este puede aber pasado por presencia de al#%n fenómeno que cambio el clima, ya sea por lluvias, mayor umedad, neblinas presencia de nubes. En :@=? se observó que la radiación solar tenía menos Puctuación, es decir que los valores de esta estaban cercanas, posiblemente en ese aHo el cambio de estaciones y de clima no fueron muy marcados.

%. Est/,a0/2 - aa20 - *a-/a0/2  *a-/a0/2 2ta (R2) 0a radiación neta se reere a la entrada y salida de radiación en onda corta (&noc) y en onda lar#a (&nol) de dica supercie. 0a ecuación para allar el balance de radiación es la si#uiente/ Rn

R2 9 R20

*ara allar las otras variables aremos uso de la si#uiente formulas/

R20 R2 N (4t3*/)

( Q 9  )/( 1   ) N(L:.:=:>RL=)!R;(>.<@L (>.>=@eR>.<))(>.:+(>.@GS)) AG:<  (arcos(Ltan Ttan 

'on las formulas anteriores podemos llenar sin inconvenientes la si#uiente tabla/

Ms s

 N (6) (K*as ) :A.B ENE L A:. : ::.B FEB L :?. > MAR LA.< ::.@ ABR @.C :A.? MAY  :@. :A.B >  JUN A?. :A.= ; A:. :A.B  JUL ; AGO :?. :A.; < SET :.@ :A.: OCT L@.@ ::.= ::.; NOV L :@. ? L ::.? DIC A?.

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? eteoro#rama de radiación vs tiempo

&noc, &nol, &n 4s eses

&noc (lyGdía)

V.

&nol (lyGdía)

&n (lyGdía)

CONCLUSIONES: 0a variación de la radiación está en función de mucos factores, siendo estos, la latitud, altitud, y clima. El re#istro de oras de sol ayuda indirectamente a la cuanticación de la radiación solar. ediante el procedimiento de estimación del balance de radiación se puede encontrar la variación estacional de la ener#ía que requiere absorber la supercie para sus diversos nes.

VI.

CUESTIONARIO &

1. E>3/5 s 4a0t*s 5 -t*,/2a2 a a*/a0/2 - a *a-/a0/2 sa* 2  t3 - a at,s4*a (Qs) / constante solar Pu2o promedio de radiación en el límite e5terior (tope) de la atmosfera de la tierra, por unidad de área perpendicular a la dirección de los rayos del solares. T/ declinación solar U/ latitud -/ $n#ulo de orario de salida del sol (radianes) -/ $n#ulo orario de salida del sol (D) - N arcos (Lta#U.ta#T) (dGd)A/ relación entre la distancia media e instantánea entre sol L tierra

!. E>3/5 as 0a5sas 3a*a a a*/a0/2 a25a - a *a-/a0/2 sa* 2 05a2t a -/st*/50/2 ? ,a+2/t5- 2 -/4*2ts 0a/-a-s - P*.

0a sierra se encuentra a mayor altura y por lo tanto más cerca a la radiación solar. Es por eso que en esos lu#ares los valores son mayores en comparación con lu#ares costeras. %. C, s >3/0a as -/4*20/as - ,a+2/t5-s 2t* a *a-/a0/2 2  t3 - a at,s4*a ? a *a-/a0/2 sa* 2 a s53*0/ t**st*. 0a radiación solar en el tope de la atmosfera en su recorrido a trav"s por los constituyentes atmosf"ricos, nubes y aerosoles, para lue#o reci"n lle#ar a la supercie con una menor intensidad como radiación solar directa (Q) y radiación difusa (q)

". E>3/5 a a*/a0/2 - a *a-/a0/2 2ta 02  t/,3 era positivo &n solo durante el día, cuando &noc sea mayor que &nolK mientras que será i#ual a cero en el instante en que dos t"rminos ten#an valores i#uales. urante la noce y en situaciones donde &nol sea mayor que &noc, la radiación neta será ne#ativa e indicara d"cit de ener#ía.

&. D/s05ta a *a0/2 >/st2t 2t* a *a-/a0/2 sa* ? as K*as - s. 0as oras de sol se denominan al periodo durante el día en el que la radiación solar incide sobre la supercie. *or ello para calcular cualquier radiación solar se necesita el n%mero de oras de sol E2m/ (Q + q)i N Qs (a + b GS) VII. C5st/2a*/ 1. E>3/5 C, t2-*@a a *a-/a0/2 0/*052+a /2sta2t=2a 02  sa*@,t* Este instrumento sirve para medir radiación incidente o #lobal. 9bicando el equipo oriontal y en posición normal !. C5=2t s a *a-/a0/2 0/*052+a a05,5a-a -s- as ':% K*as Kasta 1%: K*as7 2  -@a - a 3*=0t/0a 7eca/ A: de abril de A>:< &adiación circun#lobal acumulada 0ectura por pirómetro de bellani Sivel del alcool a las =/?> am Sivel del alcool a las :?/>> pm

:.< cm

:@.A D'

:B.A cm

AB D'

iferencias de lectura de bellani/ V1 N 1A  1:  :;.= cm  !emperatura promedio en el periodo de tiempo considerado/ ! N AA.B D' eterminando la constante (W)/ C 0yGcm.V! &adiación circun#lobal/ Qc N V0 X Y  

Qc N :;.= cm X C 0yGcm. V!

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