BALANCE DE RADIACION

BALANCE DE RADIACION

RESUMEN

En la estación meteorológica Von Humboldt se tomaron datos el día diez de Abril entre las 10:51 am y 10:57 de radiación incidente y radiación reflejada mediante el solarímentro, de esta manera se pudo calcular el albedo del césped. También se logró calcular la radiación neta mediante el radiómetro neto.

Se recopilaron datos muy importantes de la estación meteorológica Quisoquipina (Cuzco) que nos permitieron, mediante el uso de ecuaciones empíricas, hallar la radiación neta para del mes de enero (verano) y agosto (invierno) del año 2014. Además, se pudo cuantificar la radiación absorbida, reflejada y dispersada por la atmósfera. Finalmente, se realizaron distintos meteorogramas que  permitieron analizar la radiación neta (disponibilidad de energía).

Entre los resultados más importantes obtenidos podemos mencionar que en la estación La Molina, el albedo promedio fue de 28.7% y la radiación promedio incidente fue de 364.12 W/ m², para el día y hora antes mencionados. Así mismo, en la estación meteorológica Quisoquipina (Sierra Central) la radiación neta, absorbida, reflejada y dispersada es mayor en el solsticio de verano que en el solsticio  de invierno.

OBJETIVOS:

• Calcular el albedo (albura) de una superficie cubierta con césped.
• Determinar la radiación incidente (Q +q)i   .
• Cuantificar la radiación neta (RN) diaria para un mes de verano (Enero) y otro de invierno (Agosto).
• Evaluar la radiación absorbida, reflejada y dispersada por la atmósfera.

ANTECEDENTES

En 1956 apareció el conocido trabajo de Black sobre la distribución de la radiación solar sobre la superficie terrestre, basado en su mayor parte en datos estimados a partir de correlaciones establecidas entre el índice de nubosidad y la radiación global: 12 cartas mundiales que, si bien cubren el área objeto de este estudio, no utilizan datos de estaciones sudamericanas. En 1958, Burdecki llevó a cabo una comparación entre estos resultados y los datos del Observatorio de Voeikov. En 1961, Landsberg publicó una revisión que tuvo en cuenta nuevas mediciones llevadas a cabo durante el Año Geofísico Internacional, en ese trabajo presentó un mapa de la distribución anual de la radiación global en intervalos de 20 kcal/cm²-año, al que comparó con los trabajos anteriores (1 kcal/cm² equivale a 41,86 MJ/m2 o 11,63 kWh/m2 ). Cinco años más tarde se publicó el trabajo de Löf y col. (1966) en el que se presentaron 4 mapas mundiales de la distribución de la radiación total diaria incidente sobre una superficie horizontal, elaborados a partir de datos medidos de radiación o de horas de insolación (heliofanía) en diferentes localidades. Para el trazado de las líneas de igual valor se tuvieron en cuenta el peso estadístico de los promedios, la clasificación climática y la vegetación. La resolución espacial de estos trabajos no era muy grande pero permitió una primera estimación de las condiciones que presentaba la región para el aprovechamiento de esta fuente de energía. En el año 1981 la Organización Meteorológica Mundial (OMM) reprodujo 3 mapas elaborados por la Météorologie National de France y publicó 12 mapas con la distribución de la radiación solar global, expresada como fracción de la teórica a tope de atmósfera, basados en datos obtenidos desde satélites, mapas que incluían a esta zona de interés.

MARCO TEÓRICO

La energía solar resulta del proceso de fusión nuclear que tiene lugar en el sol. Esta energía es el motor que mueve nuestro medio ambiente, siendo la energía solar que llega a la superficie terrestre 10.000 veces mayor que la energía consumida actualmente por toda la humanidad.

La radiación es trasferencia de energía por ondas electromagnéticas y se produce directamente desde la fuente hacia fuera en todas las direcciones. Estas ondas no necesitan un medio material para propagarse, pueden atravesar el espacio interplanetario y llegar a la Tierra desde el Sol.

La radiación global se define como la radiación solar recibida de un ángulo sólido de 2π estereorradianes sobre una superficie horizontal. La radiación global incluye la recibida directamente del disco solar y también la radiación celeste difusa dispersada al atravesar la atmósfera.

El instrumento necesario para medir la radiación global es el piranómetro. Este se utiliza a veces para medir la radiación incidente sobre superficies inclinadas y se dispone en posición invertida para medir la radiación global reflejada (albedo).

Para medir solamente la componente difusa de la radiación solar, la componente directa se cubre por medio de un sistema de pantalla o sombreado. (AEM, 2007)

Radiación Solar incidente en el Tope de la Atmósfera (Qs)

De la radiación solar que llega al tope de la atmósfera, aproximadamente el 9% corresponde a la radiación ultravioleta (λ < 0.4 μm), el 49% al visible (0.4 < λ < 0.7 μm) y el 42% al infrarrojo (λ > 0.7 μm)
Desde que es emitida a la atmósfera, la distribución espectral  y la intensidad de radiación que finalmente llega a la superficie terrestre se ve afectada por cuatro parámetros astronómicos y por la interacción de la radiación solar con la atmosféra. En esta interacción en la que la radiación puede ser absorbida, dispersada o directamente reflejada, alcanzando el suelo un 50% de la energía recibida en el tope de la atmósfera terrestre. (Sendiña et al. 2006)

QS  = )2 cosφ cosδ (senH – H*cosH) [pic 1][pic 2]

QS  = )2 (H*senφsenδ + cosφcosδsenH) [pic 3][pic 4]

Donde:

S: Constante solar: 2 = 1395
φ: Latitud (°)
δ: Declinación solar (°)
H*: Ángulo horario de salida del sol (radianes)
H: Ángulo horario de salida del sol (°)
H= arcCos (-tanφtanδ)[pic 5][pic 6]

 )2: Relación entre la distancia media e instantánea entre Sol-Tierra [pic 7]

Radiación Global (Q+q)i

Llamado también radiación incidente, es la cantidad de radiación directa (Q) y difusa (q) que llega a la superficie terrestre. Se mide o cuantifica con instrumentos denominados piranómetros, cuyo sistema selecto de longitudes de onda sea una semiesfera. Sin embargo; en la mayoría de los casos no se dispone del instrumental por lo que se les estima recurriendo a ecuaciones empíricas de la forma:

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