ATLAS DE ENERGÍA SOLAR DEL PERÚ

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1 REPÚBLICA DEL PERÚ SERVICIO NACIONAL DE METEOROLOGÍA E HIDROLOGÍA DIRECCIÓN GENERAL DE INVESTIGACIÓN Y ASUNTOS AMBIENTALES MINISTERIO DE ENERGÍA Y MINAS DIRECCIÓN EJECUTIVA DE PROYECTOS PROYECTO PER//G31: ELECTRIFICACIÓN RURAL A BASE DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA EN EL PERÚ ATLAS DE ENERGÍA SOLAR DEL PERÚ DR. AURELIO LORET DE MOLA BÖHME Minitr de Defen JAIME QUIJANDRÍA SALMÓN Minitr de Energí y Min MAG.FAP WILAR GAMARRA MOLINA Jefe del SENAMHI JOSÉ ESLAVA ARNAO Directr Ejecutiv de Pryect del Miniteri de Energí y Min COR.FAP RAFAEL CAMPOS CRUZADO Directr Técnic del SENAMHI FERNANDO MARCA CHAMOCHUMBI Directr de Prmción y Trnferenci de l DEP/MEM LIMA - PERÚ JUNIO 3

2 Pryect PER//G31 ectrificción Rurl Be de Energí Ftvltic en el Perú tiene cm bjetiv prmver l plicción tenible de energí ftvltic en zn rurle del pí, cm un lterntiv limpi, libre de l emiión de ge de efect invernder. Su ejecución etá crg de l Dirección Ejecutiv de Pryect del Miniteri de Energí y Min (DEP- MEM) y e c finncid pr el Fnd Mundil pr el Medi Ambiente (GEF), trvé del Prgrm de l Ncine Unid pr el Derrll (PNUD). Atl de Energí Slr, ervirá pr dieñr decudmente item ftvltic de cuerd l ubicción gegráfic de l lclidd dnde debn er intld. A ete efuerz e ñden l ctividde pr grntizr l clidd de l item ftvltic, medinte l elbrción de epecificcine técnic rigur y l cpcitción de lbrtri que certifiquen el cumplimient de l mim. L ctividde mencind e cmplementn cn l cpcitción de uuri, dminitrdre y técnic lcle í cm en el derrll de mdel de getión, que eguren l perción, mntenimient y reprción de l intlcine. Atl de Energí Slr derrlld cn ingulr éxit pr el SENAMHI medinte cntrt ucrit cn el Pryect y finncid cn fnd GEF, permitirá dieñr item ftvltic pr viviend, lcle cmunle, pt médic, ecuel rurle. L inverinit ncinle y extrnjer pdrán igulmente ur l infrmción pr determinr l rentbilidd de u pryect de electrificción en generl, clentmient de gu, dehidrtción de liment, gricultur, gnderí, dieñ biclimátic de edificcine u tr u que empleen l irrdición lr cm un de u fuente de energí.

3 REPÚBLICA DEL PERÚ SERVICIO NACIONAL DE METEOROLOGÍA E HIDROLOGÍA DIRECCIÓN GENERAL DE INVESTIGACIÓN Y ASUNTOS AMBIENTALES MINISTERIO DE ENERGÍA Y MINAS DIRECCIÓN EJECUTIVA DE PROYECTOS PROYECTO PER//G31: ELECTRIFICACIÓN RURAL A BASE DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA EN EL PERÚ ATLAS DE ENERGÍA SOLAR DEL PERÚ RESPONSABLES COORDINADORA DEL PROYECTO SENAMHI - MEM: MSc. IRENE TREBEJO VARILLAS Directr Generl de Invetigción y Aunt Ambientle ASESOR CIENTÍFICO: PhD Cndidt GUILLERMO A. BAIGORRIA PAZ Centr Interncinl de l Pp EQUIPO PROFESIONAL RESPONSABLE: ING. ESEQUIEL B. VILLEGAS PAREDES ING. JOSÉ F. CARLOS CANALES EQUIPO PROFESIONAL DE APOYO: COM. FAP. JOSÉ DE LA FUENTE JARAMILLO ING. EVER CASTILLO OSORIO JORGE DE LA CRUZ PEBE ING. ORLANDO CCORA TUYA BACH. JANETH PIZARRO RAMOS BACH. ZARELA MONTOYA CABRERA BACH. MAGDALENA NORABUENA ESPINOZA JONATHAN CARDENAS SOTERO EQUIPO TÉCNICO DE APOYO: BETSY QUITO HOYOS DISEÑO Y DIAGRAMACIÓN JUAN G. ULLOA NINAHUAMÁN LIMA - PERÚ JUNIO 3

4 AGRADECIMIENTOS Servici Ncinl de Meterlgí e Hidrlgí (SENAMHI) mnifiet un grdecimient muy epecil: A l Dirección Ejecutiv de Pryect del Miniteri de Energí y Min (DEP/MEM), pr el finncimient del Etudi, cm prte del Pryect PER//G31. Al Ingenier Emili Myrg Nvrr, Crdindr del Pryect PER//G31, pr u vli py lgític en l diferente etp del etudi. Al Centr Interncinl de l Pp (CIP) y l Univeridd de Wgeningen - Hlnd (WU) pr fcilitr l herrmient derrlld en et áre de invetigción. Al Dr. Humbert Rdríguez Murci pr cmprtir u vli experienci en el cmp de l irrdición lr cn el equip de trbj. A td l cleg que direct e indirectmente prticiprn y cntribuyern en l elbrción del preente Etudi. Mdel de Interplción Climátic bd en prce utilizd en el preente Atl de Energí Slr del Perú fue derrlld en el Deprtment de Sitem de Prducción y Mnej de Recur Nturle del Centr Interncinl de l Pp (CIP).

5 PRESENTACIÓN Perú e un pí de tpgrfí muy vrid, de grn diveridd climátic y cndicine excepcinle que le cnfieren un elevd ptencil de energí renvble. Sin embrg, pr hcer pible el dieñ de plític y medid pr incentivr el myr u de et energí limpi que prmuevn el derrll epecilmente en zn rurle, e neceri e indipenble cuntificr et dipnibilidd í cm cncer u ditribución temprl en el territri. En ee entid, l neceidd de cntr cn un dcument técnic que cumpl cn et exigenci fin de impulr el u miv de l energí lr cm fuente energétic e l que h mtivd l Servici Ncinl de Meterlgí e Hidrlgí (SENAMHI) y l Dirección ejecutiv de Pryect del Miniteri de Energí y Min (DEP-MEM) ucribir un Cnveni dentr del mrc del pryect PER//G31, fin de que el SENAMHI elbre el Atl de energí lr del Perú, dcument que deberá cnlidr l dt hitóric y tmbién reciente bre l irrdición lr en nuetr pí y u vez plme l utilizción de fiticd y ctule técnic de evlución y nálii de ete recur. En ete cntext, el Atl de Energí Slr del Perú repreent el efuerz cnjunt de un grn grup de pern, dede el pernl de cmp que hce l bervción ctidin de l dt pr much ñ, ht el prfeinl que utiliz l cienci y tecnlgí pr finlmente pner dipición de l Intitucine públic y privd, l cmunidd científic y públic en generl ete vli dcument, el mim que incluye mp tnt ncinle cm deprtmentle de l energí lr diri recibid en uperficie nivel menul y nul, í cm gráfic de l vrición menul de l irrdición lr incidente y de l helifní reltiv pr l etcine cniderd cm be pr el etudi. Et infrmción permitirá cptr l tención de l inverinit y públic en generl hci l fuente renvble de energí y l derrll de l tecnlgí neceri pr btener clr y electricidd pr diver pliccine, medinte clectre térmic y módul ftvltic, repectivmente. clr recgid en l clectre e puede detinr tifcer numer neceidde del hgr, l clectividd y l indutri, cm clefcción, refrigerción, hrn, etc.; pr fine grícl pdem btener ecdre, plnt de purificción delinizción de gu, etc. En tnt que l pnele lre e perfiln cm l lución l electrificción rurl, que puede ure e mner direct bien er lmcend en cumuldre pr ure en l hr ncturn. L energí lr puede er perfectmente cmplementd cn tr energí cnvencinle. E í que el SENAMHI, cn legítim rgull, preent el ATLAS DE ENERGIA SOLAR DEL PERU, cn l que eperm etr cntribuyend cn el derrll ecnómic y cil del pí, í cm tmbién cn el perfeccinmient y derrll de mejre y nuev técnic en ete cmp. Myr Generl FAP WILAR GAMARRA MOLINA Jefe del SENAMHI

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7 PROYECTO PER//G31: ELECTRIFICACIÓN RURAL A BASE DE ENERGÍA FOTOVOLTAICA EN EL PERÚ ATLAS DE ENERGÍA SOLAR DEL PERÚ I N D I C E Págin 1. Intrducción Antecedente Irrdición lr Definicine Intrumentl de irrdición lr Principi de l medicine lrimétric Intrument lrimétric Etndrizción de intrument lrimétric Intrumentl de tempertur extrem Infrmción meterlógic y crtgráfic utilizd Red de medición de l irrdición lr Red de etcine meterlógic Sitem de infrmción gegráfic Prcemient y cntrl de clidd de l infrmción Recpilción, digitción y cntrl de clidd de l dt Digitción y cntrl de clidd de l dt Análii de cnitenci de dt de irrdición lr Mdel digitl de elevción (DEM) Mdel de etimción de l irrdición lr Mdel Ångtröm-Prectt Mdel Britw-Cmpbell Mdel de interplción Inum del mdel Fundment teóric Mdel digitl de elevción (DEM) Simulción Ditribución epcil y temprl de l energí lr incidente diri en el Perú Ditribución nul Ditribución etcinl REFERENCIAS

8 Págin A N E X O S 1. Hr de lid del l (HS), hr de puet del l (HP) y durción trnómic del dí (N) pr diferente ltitude Cudr de cnverión de unidde utilizd en lrimetrí Relción de etcine meterlógic utilizd Prmedi climátic de tempertur extrem (máxim y mínim) de l etcine meterlógic utilizd Prmedi climátic de helifní de l etcine meterlógic utilizd Vrición menul de l trnmiividd (H/H) y helifní reltiv (n/n) de l etcine be Irrdición lr extrterretre Hemiferi ur T A B L A S Tbl 1: Ubicción gegráfic, récrd hitóric y tip de intrument de medición de irrdición lr en l etcine be 1 Tbl : Vlre de l principle vrible climátic de l etcine be Tbl 3: Vlre de l ceficiente del mdel Ångtröm-Prectt pr etción, númer de dt utilizd y errr prmedi 1 Tbl 4: Vlre de l ceficiente del mdel Britw-Cmpbell pr etción, númer de dt y errr prmedi Tbl 5: Crdend de l zn de imulción etblecid F I G U R A S Figur 1: Pirheliómetr de cmpención Ångtröm Figur : Pirnómetr Kipp & Znnen Figur 3: Pirnómetr de Bellni Figur 4: Actinógrf pirnógrf bimetálic de Rbitzch Figur 5: Heliógrf Cmpbell-Stke Figur : Termómetr de máxim y mínim Figur : Relcine entre vlre bervd y etimd pr l ceficiente b B y c B del mdel Britw-Cmpbell y l relción entre mb ceficiente Figur : Zn de imulción

9 Mp gegráfic: Mp de ubicción de etcine meterlógic Mp de ltitude Mp de pendiente Mp de pect M A P A S Mp de energí lr Nivel pí Mp de energí lr incidente diri: prmedi nul Mp de devición etándr de l energí lr Mp de energí lr incidente diri: me de ener Mp de energí lr incidente diri: me de febrer Mp de energí lr incidente diri: me de mrz Mp de energí lr incidente diri: me de bril Mp de energí lr incidente diri: me de my Mp de energí lr incidente diri: me de juni Mp de energí lr incidente diri: me de juli Mp de energí lr incidente diri: me de gt Mp de energí lr incidente diri: me de etiembre Mp de energí lr incidente diri: me de ctubre Mp de energí lr incidente diri: me de nviembre Mp de energí lr incidente diri: me de diciembre Nivel deprtmentl: Mee de febrer, my, gt y nviembre Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Amzn Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Anch Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Apurímc Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Arequip Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Aycuch Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Cjmrc Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Cuzc Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Huncvelic Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Huánuc Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Ic Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Junín Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de L Libertd Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Lmbyeque Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Lim Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Lret Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Mdre de Di Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Mquegu Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Pc Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Piur Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Pun Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Sn Mrtín. Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Tcn. Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Tumbe Mp de energí lr incidente diri. Deprtment de Ucyli

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11 1. INTRODUCCIÓN L irrdición lr e un de l vrible má imprtnte, pr er l fuente de energí utilizd en l grn myrí de l prce en nuetr plnet. N btnte l imprtnci de et vrible, u medición e ec debid l lt ct del intrumentl de preciión requerid í cm de u mntenimient, pr l que l red de medición en el Perú, cm en much tr píe, e limitd. De tr ld, l grn vribilidd tpgráfic y climátic del territri perun blign tener que cniderr rede má den y bien ditribuid nivel ncinl pr un evlución má preci y detlld de ete recur. En ete cntext e hce neceri utilizr herrmient pr l generción de dt de irrdición lr en zn que n dipnen de ét, recurriend diferente métd que permitn etimr et vrible en función de tr vrible prámetr cncid de má fácil medición, cm n l helifní y tempertur, l cule n regulrmente medid en l etcine meterlógic má cmune. Servici Ncinl de Meterlgí e Hidrlgí del Perú (SENAMHI), cnciente de l neceidd de cncer l ditribución y l vrición de l irrdición lr en el territri perun, h rientd u ctividde l evlución de ete recur, en cnveni cn l Dirección Ejecutiv de Pryect del Miniteri de Energí y Min. Pr ell h cntd cn un be de dt de irrdición lr prveniente de etcine cnvencinle y utmátic intld nivel ncinl, l cul h permitid preprr el Atl de Energí Slr del Perú. Atl entá cmprendid pr mp prmedi de energí lr incidente diri nivel menul y nul pr el períd 1 5-1, l cule e hn btenid utiliznd l técnic má refind de etimción e interplción fundmentd en prce fíic, derrlld cn el Centr Interncinl de l Pp (CIP). preente Atl de Energí Slr permite cncer l zn ptencile pr el prvechmient energétic en el Perú, prtir del cul e ptimizrá el dimeninmient y dieñ de l equip que utilizn et fuente de energí. Aí tmbién, e pibilitn tr pliccine en l diferente ectre iend un de ell el grícl, pr l creciente utilizción de l vrible lr en l mdel de imulción de cultiv, pr ejempl. Et infrmción cntituye un vli prte pr l ectre prductiv públic y privd en el Perú cn l finlidd de prmver l inverión e invetigción en el u de l energí lr cm fuente lterntiv renvble y n cntminnte.. ANTECEDENTES Cn l finlidd de elbrr el Atl de Energí Slr del Perú, l Dirección Ejecutiv de Pryect del Miniteri de Energí y Min (DEP/ MEM) y el Servici Ncinl de Meterlgí e Hidrlgí (SENAMHI), ucriben el de mrz del el Cntrt de pretción de ervici N 1--EM/DEP pr que el SENAMHI ejecute l Cmpnente 1: Derrll de l infrmción y de un be de dt bre energí renvble, dentr del Pryect PER//G31: ectrificción rurl be de energí ftvltic en el Perú. 3. IRRADIACIÓN SOLAR 3.1 Definicine Albed: Cciente entre el vlr de l irrdición reflejd pr un uperficie y l irrdición incidente bre ell (OMM, 1 ). Blnce de energí: Blnce de rdición: Ditribución de l diferente cmpnente de l rdición tmféric que n brbid, reflejd, trnmitid emitid pr l tmófer (OMM, 1 ). Ceficiente de extinción: Medición de l cntidd de energí rdinte incidente brbid pr unidd de lngitud pr unidd de m de un medi brbente (OMM, 1 ). Durción trnómic del dí Ftperíd (N): E el períd de iluminción lr cmprendid dede l lid ht l puet del l. (Grcí, 1 4). Tmbién e le cnce cm durción del dí lr durción máxim del dí. Ver nex 1. Helifní (n): E el tiemp, en hr, durnte el cul el l tiene un brill lr efectiv en el que l energí lr direct lcnz excede un vlr umbrl vrible entre 1 y 1 W/m, que depende de u lclizción gegráfic, del equip, del clim y del tip de bnd utilizd pr el regitr (WMO, 1 ). Tmbién e le uele denminr brill lr ó inlción. Irrdinci: Ptenci lr incidente en un uperficie pr unidd de áre (RISOL, 1 ). Su unidde n W/m. Rdición lr: E l energí electrmgnétic (del l) emitid, trnferid recibid (RISOL, 1 ). términ rdición e plic l cuerp que rdi, mientr que el términ irrdición l bjet expuet l rdición. Etrictmente, l uperficie terretre e irrdid y l mp y tbl n de irrdición lr, in embrg, ún hy en dí uele ure el términ rdición pr referire l irrdición (Rdríguez y Gnzále, 1 ). L cntidde de rdición e expren generlmente en términ de irrdinci irrdición (expición rdinte). En el nex e preent un tbl de cnverión de unidde de irrdición. Irrdición lr circunglbl: E l irrdición lr direct y difu má l irrdición reflejd del entrn, interceptd pr un uperficie eféric (Rbinn, 1 ). E quell que incide bre un cuerp libremente expuet, e decir, etá cnfrmd pr l rdición incidente prcedente del l (direct y difu) y pr quell rdición lr que e reflejd pr l uperficie terretre y tr cuerp ledñ, in mdificr u lngitud de nd (Grcí, 1 4). Irrdición lr irrdición lr glbl (H): Energí lr incidente en un uperficie pr unidd de áre. E el reultd de integrr l irrdinci en un períd de tiemp (RISOL, 1 ). Su unidde n J/m kw h/m. E quell rdición prcedente del l que incide bre l uperficie terretre (direct y difu) (Grcí, 1 4). Irrdición lr direct: E l rdición que lleg l uperficie de l tierr en frm de ry prveniente del l in cmbi de dirección (Sánchez et l., 1 3). Ecución que expre l relción cnervdr entre l ditint frm de energí en un determind emplzmient en un item tmféric en etd etcinri (OMM, 1 ). 11

12 Irrdición lr difu: Rdición que prviene de tr direccine (ditint l del dic lr) debid l reflexión y diperión que prducen en l rdición lr, l tmófer y l nube (Hernández et l., 1 1). Rdición lr prcedente de td l bóved celete. Etá rigind pr l diperión de l rdición en l tmófer (RISOL, 1 ). Irrdición lr reflejd: Frcción de l irrdición lr (direct y difu) que e reflejd pr l uperficie terretre (RISOL, 1 ). Irrdición lr extrterretre (H ): Rdición incidente bre un uperficie hrizntl en el tpe de l tmófer, que viene er el límite uperir de l exófer (uenci ci ttl de ge). L irrdición extrterretre vrí cn l ltitud y l fech (Hernández et l., 1 1). Tempertur extrem: máxim y mínim Sn l tempertur del ire máxim y mínim lcnzd durnte el dí, medid entre 1,5 m pr encim del uel (OMM, 1 ). Trnmiividd tmféric (τ, τ, Η/Η ): Tmbién cncid cm ceficiente de trnmiión de l tmófer. E l medid de l t de trnferenci de l energí lr que n e brbid depué que el hz trvie l unidd de eper del medi tmféric (EUROMET, ). 3. Intrumentl de medición de l irrdición lr L medicine lrimétric en l uperficie terretre n de l myr imprtnci e interé pr pliccine de energí lr y tr etudi cm quell relcind l vribilidd y cmbi climátic Principi de l medicine lrimétric L intrument, en generl, cnvierten l energí de l rdición incidente en tr frm de energí que puede er medid má cnvenientemente (Rbinn, 1 ). Dependiend del principi en el cul etán bd, l intrument pueden er clificd cm termle, termeléctric, fteléctric, entre tr. Según Tib et l. ( ), hbitulmente n utilizd intrument cuy enr e un termpil que mide l diferenci de tempertur entre d uperficie nrmlmente pintd de negr y blnc e igulmente ilumind. Un ventj principl de l termpil e u repuet unifrme l lngitude de nd. Pr ejempl, el pirnómetr Eppley mdel -4 preent e crcterític en un intervl de,3 3 ì m. Senre bd en l expnión diferencil de un pr bimetálic, prvcd pr un diferenci de tempertur entre d uperficie de clr negr y blnc, n tmbién utilizd en intrument lrimétric (ctinógrf tip Rbitzch-Fue). L expnión del enr mviliz un plum que regitr un vlr intntáne de irrdición lr. Actulmente, pr medicine pirnmétric n utilizd ftcélul de ilici mncritlin cuy ct e de 1 % del ct de l intrument que un termpil. Su myr limitción e l n unifrmidd de repuet epectrl en un región reltivmente limitd de lngitude de nd en l cul l ftcélul e enible (,4 1,1 ì m cn un máxim lrededr de l, ì m). Cerc del % del epectr lr e extiende entre, ì m, pr tnt el intervl de enibilidd de l ftcélul cmprende el % de l rdición. L ftcélul y l termpil relizn medicine eencilmente diferente. L ftcélul cuent el númer de ftne cn energí myr que l diferenci exitente entre d bnd de energí del mteril cn l cule e ftne interctún (bnd de energí prhibid del ilici). L energí en exce de l ftne e implemente diipd en frm de clr. Un termpil mide ptenci pr l tnt, el mment de primer rden de l ditribución epectrl. Et diferenci d rigen crcterític epectrle culittivmente diferente que cmplicn el nálii de interrelción entre mb tip de enre. Si el epectr lr tuviee iempre l mim ditribución, btrí l clibrción de et enre, debid que n erín fectd pr u repuet epectrl. Sin embrg, l ditribución epectrl e mdific cn l m de ire y cbertur de nube. Ee cmbi e muy imprtnte pr l cmpnente direct nrml de irrdición y extremdmente grnde pr l irrdición difu l punt que l medición puede er fectd pr errre del rden de 4 %. 3.. Intrument lrimétric Sn d l prpóit fundmentle en el u de un intrument: el primer de ell e l medición de l cntidd de energí cid cn l irrdición lr bre un pln de rientción determind. Mientr que el egund, prveé infrmción cerc de l ditribución epectrl y epcil de et energí (Rbinn, 1 ). L rdición lr que lleg l uperficie cmprende el epectr viible cn lngitude de nd entre,4 y, ì m, un prte del ultrvilet entre,3 y,4 ì m, y tmbién el infrrrj entre, y 5 ì m. Et irrdición lr lleg l uel en d frm, cm irrdición lr direct e irrdición lr difu, y mb tip de irrdición cntituyen l irrdición lr glbl (WMO, 1 1). L cmpnente de l irrdición lr que etán ujet medicine pr fine meterlógic, y que n de u má generl, n l iguiente (OMM, 1 ): - Irrdición lr direct medid incidenci nrml, - Irrdición lr glbl recibid bre un uperficie hrizntl, - Irrdición lr difu, - Irrdición lr (direct, glbl y difu) medid en prcine retringid del epectr. L clificción de l intrument etá bd en diferente criteri. Algun e ciñen criteri de etndrizción, tr l cin u grd de clidd Pirheliómetr Sn intrument que miden l irrdición direct del l en un uperficie perpendiculr l ry lr (WMO, 1 ). En et intrument, el receptr e encuentr prtegid de l irrdición indirect y etá uulmente ubicd en el fnd de un tub, pr ell l diferente frm del receptr y del tub derivn en diferente tip de pirheliómetr. De cuerd l Orgnizción Meterlógic Mundil (OMM), l pirheliómetr pueden clificre en ptrne primri, ptrne ecundri y pirheliómetr de cmp. Un pirheliómetr ptrón primri pirheliómetr blut puede definir l ecl de irrdinci ttl in recurrir fuente rdidre de referenci. Et intrument n de un grn preciión y uelen er btnte cmplicd y demid ct pr u u frecuente, pr l que ól pueden er mntenid y perd pr lbrtri epecilizd. Td l pirheliómetr blut de dieñ mdern un receptre de cvidd y cm enre, medidre diferencile de fluj clrífic clibrd eléctricmente. Et cmbinción prvee l má lt preciión pr l nivele de rdición encntrd en l medicine de irrdición lr ( ht 1 kw /m ) (WMO, 1 ). Un pirheliómetr ptrón ecundri e un pirheliómetr blut que n cumple td l epecificcine que n etá plenmente crcterizd y puede ure cm Ptrón ecundri i e clibrd pr cmprción cn el Grup de Nrmlizción Mundil (Wrld Stndrd 1

13 Grup). Pueden u vez clibrr tr en unidde blut, pr ell n de grn fibilidd pr u preciión y recmendble pr u prtbilidd pr l diferente prpóit. Un de l má cncid e el Pirheliómetr de cmpención Ångtröm (Figur 1), ud pr clibrr tnt pirheliómetr cm pirnómetr, y que cnite de d lámin de mngnin pltind, curecid cn un cp de negr de hum cn pintur negr mte óptic. Detrá de cd lámin e cpl un termpr de cbre-cntntán pr que l diferenci de tempertur entre l lámin pued indicre en un glvnómetr enible un micr vltímetr eléctric (WMO, 1 ) Pirnómetr Sn intrument que miden l irrdición lr glbl (direct y difu) en un pln hrizntl. element receptr debe etr hrizntl y libremente expuet l hemiferi celete, per debe etr prtegid de l irrdición que regre del uel y l lrededre (Rbinn, 1 ). Al encntrre expuet td tip de cndicine mbientle, el pirnómetr debe er rbut en u etructur y reitir l crrión del ire húmed, demá, u element receptr debe encntrre debidmente ild (herméticmente cerrd) pr un dm de vidri y er de fácil demnte pr u deección, pr ell e recmiend l reviión diri del intrument (WMO, 1 ). L pirnómetr nrmlmente un enre termeléctric, fteléctric, pireléctric element bimetálic; u prpiedde en relción u grd de preciión y cnfibilidd n: enibilidd, etbilidd, tiemp de repuet, repuet cenidl, repuet zimutl, linelidd, repuet de tempertur y repuet epectrl (WMO, 1 ) Pirnómetr ftvltic* Figur 1. Pirheliómetr de cmpención Ångtröm L pirheliómetr de cmp n ud pr regitr cntinu de l irrdición lr y cn frecuenci e mntn bre un item de eguimient utmátic. Pueden er tmbién empled pr l clibrción de l intrument de un red (OMM, 1 ). Generlmente hcen u de un termpil cm detectr y tienen un ángul óptic que vrí dede,5 5 de emiángul de bertur y entre 1 de ángul de inclinción; ét crcterític de u dieñ le permiten eguir el deplzmient del l. tip de u del pirheliómetr puede dictr l elección de un tip prticulr de intrument. Algun mdel, cm el Actinómetr Linke Fuener, n ud principlmente pr medicine puntule, mientr que tr cm l de tip Eppley, Kipp & Znen EKO n dieñd epecíficmente pr mnitre de lrg plz de l irrdinci direct (WMO, 1 ). En el pirheliómetr Eppley el receptr etá hech de un metl cuy uperficie etá prcilmente ennegrecid y prcilmente blnc, unque en lgun c puede er cmpletmente negr. L prte blnc y negr etán ild un de l tr, y l termcupl dipuet bj l uperficie receptr tl que l unine en cntct terml cn l prte negr del receptr n l unine cliente, mientr quell en cntct terml cn l prte blnc de l uperficie receptr n l unine frí. Cm l d prte (negr y blnc) de l uperficie receptr tienen diferente brtividde, e etblecerá un diferenci de tempertur entre ell cund etén expuet l irrdición (Rbinn, 1 ). Otr de l pirheliómetr de u btnte extendid e el Kipp & Znen. Ete intrument cuent cn un termpil de 4 unine de mngnin-cntntán en d grup circulre de ì m cd un. Un de e grup e encuentr prtegid del l en l intención de cmpenr l fluctucine térmic en el interir del intrument. Debid que n e cmpend en l vricine de l tempertur mbiente, pee un termómetr incrprd que permite prtir de u lectur plicr un fctr de crrección en l cntnte de clibrción del pirheliómetr, el cul e función de dich tempertur (Tib et l., ). Et lrímetr peen cm element enr un célul ftvltic, generlmente de ilici mncritlin. L ftcélul tienen l prpiedd de prducir crriente eléctric cund n ilumind, iend et crriente, en cndicine de crt circuit, prprcinl l intenidd de rdición incidente. Et pirnómetr hn recibid diver crític, prticulrmente en cunt u cmprtmient epectrl, debid u electividd. Ete fenómen e inherente l enr y e, en cnecuenci, incrregible. L reflectividd de l célul ftvltic e dependiente de l repuet cn l tempertur y peen lucine plenmente tifctri. De culquier frm, u bj ct y fcilidd de u l hce prticulrmente útile cm intrument ecundri. Entre tnt, u utilizción e recmendd pr integrcine diri de irrdición lr ttl bre un pln hrizntl pr bervr pequeñ fluctucine de irrdición debid u grn enibilidd y repuet ci intntáne, cerc de 1 egund. Pr vlre diri, el errr en l medicine de un pirnómetr ftvltic etá en el rden de 3 %. Ciert prcedimient, entre tnt, pueden mejrr lg má l reultd fin de lgrr diferenci menre de 1 % en l medicine de irrdición diri, cund n cmprd cn pirnómetr de preciión Pirnómetr termeléctric* element enible de et lrímetr e en eenci un pil termeléctric cntituid pr pre termeléctric (termpre) en erie. Tle termpre genern un tenión eléctric prprcinl l diferenci de tempertur entre u unine, l cule e encuentrn en cntct térmic cn plc metálic que e clientn de frm ditint cund etán ilumind. Pr l tnt, un diferenci de ptencil medid en l lid del intrument puede er relcind cn el nivel de irrdición. Dentr de l pirnómetr termeléctric exiten eencilmente d tip en u, iend ell: - Pirnómetr cn un detectr pintd de blnc y negr, et e, el receptr preent lterntivmente uperficie blnc y negr dipuet en crn circulre cncéntric cn tr frmt, tle cm etrell cudrícul. En et intrument, l unine cliente de termpil etán en cntct cn uperficie negr, ltmente brbente, y l frí en cntct cn uperficie blnc, de grn reflectividd. * Extríd de Tib et. l., 13

14 - Pirnómetr cn uperficie receptr ttlmente ennegrecid en cntct térmic cn l unine cliente y l frí, cid un blque de metl de grn cnductividd térmic, clcd en el interir de un intrument, regurdd de l irrdición lr y teniend prximdmente l tempertur del ire. L pirnómetr má difundid dentr del tip Blnc y Negr n: Eppley -4 (Etd Unid); Cimel CE-1 (Frnci); Str SHENK y el M-M (Rui). De ét, el Eppley -4 y el CE-1 peen cmpención pr tempertur. Ete intrument n e un pirnómetr en el etrict entid de l definición etblecid prque l uperficie receptr e eféric y n pln. Ver Figur 3. Figur 3. Pirnómetr de Bellni Dentr de l pirnómetr cn uperficie receptr ttlmente negr, l má ud n el Eppley PSP (Etd Unid) y el Kipp & Znen** CM-5 y CM-1 (Hlnd). Ver Figur. Sól el Eppley PSP e cmpend pr tempertur, iend un intrument de preciión y cniderd de primer cle. Td l demá pirnómetr cniderd quí n de egund cle. L pirnómetr tienen buen preciión, en un rng de 5 %, dependiend del tip. Tle intrument pueden er ud pr medir irrdición ecl diri, hrri menr, l que v depender má de l prgrmción del intrument de dquiición de dt cid. L pirnómetr en generl, peen buen repuet epectrl, linelidd y unifrmidd de repuet y tiemp de repuet, mejr que un ctinógrf. Hy un ciert dependenci del fctr cen pr grnde ángul de incidenci, per ete prblem e cmún l tr citd (ctinógrf y pirnómetr ftvltic). L myr dificultd en el u del pirnómetr termeléctric e u elevd ct, demá de requerir un equip de dquiición de dt epecífic Medición de l Irrdición lr difu Se reliz utiliznd el pirnómetr bre un pln hrizntl y prveyend l intrument de un erie recur móvile fij pr evitr que l irrdición direct lcnce l receptr. tip mvible cnite de un pequeñ dic impuld pr un mntje ecutril que v hciend un mbr bien definid bre el receptr. tip fij cnite de un nill rmdur que mbre l receptr, éte le cnfiere etbilidd y n requiere uperviión per deben intrducire crreccine pr l pérdid de irrdición difu debid l brde del nill, cálcul que n n imple pr dí clr y n much má cmplicd pr dí nubld (Rbinn, 1 ) Actinógrf Figur. Pirnómetr Kipp & Znen Pirnómetr de Bellni primer intrument dieñd pr l determinción de irrdición circunglbl fue inventd pr Bellni en 1 3 y fue mdificd pr Henry en 1. Ete intrument per cn el principi de detilción de un líquid cm reultd de l brción de l irrdición incidente (Rbinn, 1 ). Un imprtnte mejr del pirnómetr Bellni fue intrducid pr el Phyiklih-Meterlgiche Obervtrium, Dv-Plez, Suiz (Rbinn, 1 ). Ete pirnómetr (mdel uiz) etá cntituid pr d efer cncéntric unid un buret verticl grdud ht 4 cm. L efer extern e de vidri y l intern de cbre pintd de clr plm. L buret etá unid cn l efer de cbre medinte un tub cpilr de frm tl que cntituyen un reervri intern pr el element enible, que en ete c e lchl etílic pur. Al incidir l irrdición lr (direct, difu y reflejd), l efer de cbre ument u tempertur, prte del lchl e evpr y vuelve cndenre l lrg de l buret que e encuentr menr tempertur. L cntidd de lchl cumuld en un tiemp determind e directmente relcind cn l irrdición ttl interceptd en nd crt pr l efer de cbre. Cncid tmbién cm pirnógrf bimetálic de Rbitzch; fue dieñd riginlmente pr Rbitzch en 1 15 y e imilr un termógrf (Rbinn, 1 ). Ver Figur 4. element enible etá cntituid pr un receptr cn tre lámin bimetálic itud en un mim pln hrizntl y de l mim dimenine (WMO, 1 1). L lámin centrl (ennegrecid) e expnde much má que l lámin lterle (blnc) l er clentd pr l irrdición incidente, iend prprcinl l energí recibid (Tib et l., ). L lámin exterire etán fij en un mim prte y l lámin centrl etá libre y l mvimient que ell puede efectur l trmite pr medi de un vrill metálic cnectd un item de plnc, cpz de mplificr y grficr en un crt culquier lterción en lngitud del element enible; l bnd u vez, etá dd un cilindr que gir medinte un mecnim de reljerí. L bnd pueden er diri, emnle y menule. áre de l curv de irrdición debe er cuntificd pr evlur l irrdición ttl regitrd. Ete intrument n e recmendd en lectur intntáne y que tiene un ceficiente de retrd de 1 15 minut pr lcnzr un repuet del rden de % en óptim cndicine de clibrción y perción. L crcterític del intrument, incluyend l cuntificción del áre de l curv, llevn errre de 15 %. Aí mim, cn un clibrción menul, e errre n n inferire l 5 1 %, iend cniderd un intrument de tercer cle (Tib et l., ; WMO, 1 1). element enible etá prtegid de l inclemenci del tiemp pr un cúpul de vidri. Figur 4. Actinógrf pirnómetr bimetálic de Rbitzch ** Actulmente etán dipnible l mdel CM-11 y CM-1 14

15 3...4 Heliógrf Ete intrument fue inventd en Inglterr pr Cmpbell en 1 53 y fue mdificd pr Stke en 1. E un intrument que mide l cntidd de hr de l (ttl en hr y décim) durnte el dí en un lugr determind. Ver Figur 5. Figur 5. Heliógrf Cmpbell-Stke ) Pr cmprción cn un pirheliómetr ptrón, utiliznd el l cm fuente, cn un dic de mbred remvible pr el pirnómetr;. 3) Pr cmprción cn un pirnómetr ptrón, utiliznd el l cm fuente, bj tr cndicine nturle de expición (pr ejempl, un ciel nubld unifrme);. 4) En el lbrtri, bre un bnc óptic cn un fuente rtificil bien cn incidenci nrml cn ciert zimut y ltur epecificd, pr cmprción cn un pirnómetr imilr previmente clibrd l ire libre. 5) En el lbrtri, cn l yud de un cámr de integrción que imule l irrdición difu, pr cmprción cn un tip imilr de pirnómetr previmente clibrd l ire libre. E neceri epecificr bj qué cndicine mbientle e h efectud l prueb de clibrción y qué métd e h utilizd Intrumentl de tempertur extrem E eencilmente un efer de vidri ólid pulid cn un eje mntd prlel l de l tierr; e neceri rientr el pln verticl que p pr el eje, e inclinr un ángul igul l ltitud del lugr. L efer ctú cm un lente y l imgen fclizd e mueve l lrg de un bnd de ppel epecilmente preprd que tiene un ecl de tiemp (Rbinn, 1 ). L quemdur de l bnd curre cund l irrdición lr direct uper un límite vrible de 1 1 W/m (WMO, 1 ), que depende de l ubicción (turbidez tmféric, ltitud, humedd tmféric), el clim, el tip de bnd de regitr utilizd y l métd de nálii (WMO, 1 1). Medinte el u de crrelcine imple, cn ceficiente prpid, l erie hitóric de inlción pueden er utilizd pr etimr irrdición lr diri, medi menul nul, cn errre mínim del rden de 1 % (Tib et l., ) Etndrizción de intrument lrimétric Intercmprción de Pirheliómetr De cuerd l Orgnizción Meterlógic Mundil (WMO, 1 ), td l pirheliómetr n blut deben er clibrd pr cmprción cn un pirheliómetr blut, und cm fuente el l. Pr et exite un fctr determind pr cmprción cn el Grup de Nrmlizción Mundil (Wrld Stndrd Grup). Lueg de relizd l cmprcine, un pirheliómetr puede er ud cm un ptrón primri pr clibrr, de nuev pr cmprción, pirheliómetr ptrne ecundri y de cmp. A u vez, l pirheliómetr ptrne ecundri pueden clibrr l pirheliómetr de cmp. Pr l clibrción de pirheliómetr ptrne primri y ecundri e uele cniderr un períd de 5 ñ, per pr l de cmp de 1 ñ, vrind en función l frecuenci de u del intrument. intrumentl epecífic pr l medición de l tempertur e el termómetr. Exiten vri tip de termómetr que e diferencin en el element enible y pr ende en el grd de preciión, í cm dptcine pr fine epecífic. Dentr de l diferente tip de termómetr encntrm l termómetr de máxim y mínim que etán detind regitrr l tempertur máxim y mínim en el dí. Ver Figur Termómetr de máxim: Etá cntruid en frm imilr l de l termómetr crriente de mercuri y critl, lv que exite un etrngulmient etrechmient en l luz del tub, inmeditmente pr encim de l mpll. Al diltre, el mercuri e ve frzd trver ee etrechmient, per l cntrere pr enfrimient l delgd clumn de mercuri que qued pr encim del etrechmient e epr del mercuri de l mpll, cn l que qued regitrd l tempertur máxim (Fue, 1 ) Termómetr de mínim: Etá cntituid pr un tub llen de lchl en el que etá umergid un índice. Al cntrere el lchl, el índice e rrtrd pr dherenci en dirección l mpll y qued fij eñlnd l tempertur mínim lcnzd (Fue, 1 ) Clibrción de Pirnómetr Cnite en l determinción de u fctr de clibrción y l dependenci de éte l cndicine mbientle, tle cm: tempertur, nivel de irrdinci, ditribución epectrl de irrdinci, vrición temprl, ditribución ngulr de irrdinci, inclinción del intrument (WMO, 1 ). Figur. Termómetr de máxim (uperir), termómetr de mínim (inferir) L Orgnizción Meterlógic Mundil refiere que exiten vri metdlgí pr clibrr un pirnómetr und cm fuente el l l recur del lbrtri. Et métd n: 1) Pr cmprción cn un pirheliómetr ptrón pr l irrdición lr direct y un pirnómetr mbred pr l irrdición difu. 15

16 4. INFORMACIÓN METEOROLÓGICA Y CARTOGRÁFICA UTILIZADA 4.1 Red de medición de l irrdición lr L red de medición de irrdición lr del SENAMHI etá cmpuet de etcine cn pirnómetr, intrument de preciión que regitrn directmente l irrdición lr; ctinógrf, que n intrument regitrdre n tn preci per que brindn un vlr prximd de irrdición lr; y cn heliógrf, intrument cn l que e etim de frm indirect l irrdición lr trvé de l hr de durción del brill lr. Se cuent tmbién cn etcine meterlógic utmátic, l cule n prte del prgrm tenid de medicine de irrdición lr y cuy dt hn id utilizd pr l vlidción de l dt hitóric exitente, í cm pr el levntmient de dt en lugre crític in infrmción hitóric. En el preente etudi, pr l prce de clibrción de l métd e utilizó un red de 1 etcine cn regitr pirnmétric y e utilizrn 5 etcine cn regitr ctingráfic ditribuid en td el territri perun brcnd l tre regine (ct, ierr y elv). L dt de pirnómetr y prte de l de ctinógrf e encntrrn regitrd en plnill y fuern digitd directmente, mientr que tr grn prte de l infrmción e encntrb en bnd ctingráfic. Et regitr gráfic de ctinógrf n prticulrmente exigente y de tedi lectur mnul, pr l que e elbró un ftwre epecífic pr u prcemient y lectur emi-utmátic. L ubicción, récrd de dt y tip de intrument de medición de l etcine meterlógic que cnfrmn l red de etcine de irrdición lr e preent en l tbl 1, mientr que un reumen de l principle vrible climtlógic de l mim e preent en l tbl. Tbl 1. Ubicción gegráfic, récrd hitóric y tip de intrument de medición de irrdición lr en l etcine be. Etción meterlógic Ltitud ( S) Lngitud ( W) Altitud (mnm) Récrd hitóric Intrument medición Mirflre 1, Pirnómetr Sn Rmón SM Actinógrf Prvenir Actinógrf Bmbmrc 4, Actinógrf Bellvit, Actinógrf Weberbuer,1, Pirnómetr Huy 1, Pirnómetr A. Vn Humbldt 1, Pirnómetr Cm 1, Pirnómetr Grnj Kcyr 13,55 1, Pirnómetr Sn Cmil Pirnómetr Chuquibmbill 1, Pirnómetr Pun 13, Pirnómetr Chrct-L Pmpill 145 1, Pirnómetr L Jy 15 1, Actinógrf Tbl. Vlre de l principle vrible climátic de l etcine be Etción meterlógic Energí lr diri (kw h/m ) Helifní reltiv (%) COSTA Tempertur máxim ( C) Tempertur mínim ( C) de Precipitción ttl (mm/ñ) Mirflre 5 5 3, 1, 3 1 A. Vn Humbldt 4 3, Sn Cmil 1, 13, 4 11 L Jy,3 5. 1, 1 SIERRA Bmbmrc , 4, 5 3 Weberbuer 4 1, 3, 44 Cm 4, -, 1 4 Huy 5 1, 4 5 Grnj Kcyr 44 53, 3, 4 Chuquibmbill 5 1 -, 4 15 Pun 3 1, 53 Chrct 5 3, SELVA Sn Rmón SM 41 31, 3, 15 Prvenir 3, 41 3, 5, Bellvit 4 3,, L red de etcine cn heliógrf n de myr númer y cuentn cn un buen períd de regitr de dt que n utilizd pr extender infrmción de irrdición lr. Ademá, l red de etcine climtólgic e btnte má den que l nterire, y en l grn myrí cuent cn l dt de tempertur extrem y precipitción. 4. Red de etcine meterlógic Pr el preente etudi, e utilizrn un ttl de 1 etcine meterlógic incluid l 15 etcine be eñld en el punt nterir. períd eleccind pr l cuntificción y tbulción de l dt meterlógic de l etcine utilizd y elbrción de l mp, fue de L denidd y ditribución epcil de et etcine e encuentr en el mp 1. L ubicción y récrd hitóric de et etcine e preent en el nex 3. L tbl y gráfic de l reúmene menule de l principle vrible meterlógic utilizd pr el preente trbj e encuentrn en l nex 5 y. 4.3 Sitem de infrmción gegráfic Pr l elbrción de l mp de energí lr e utilizrn l item de infrmción gegráfic (SIG). L be crtgráfic utilizd fuern 5 crt ncinle prveniente del Intitut Gegráfic Ncinl (IGN) un ecl de 1:1. L delimitción deprtmentl fue btenid del mp Perú digitl. L be de dt crtgráfic fue elbrd cn curv de nivel cd metr, red hídric ht el ext rden, fuente de gu y límite ncinle e interncinle pr td el territri perun, el mim que irvió pr l elbrción del mdel digitl de elevción (DEM) que e incrpró en el mdel de interplción pr l btención de l mp finle de energí lr pr td el territri. 5. PROCESAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD DE LA INFORMACIÓN 5.1 Recpilción, digitción y cntrl de clidd de l dt Se identificrn l fuente de dt y u dipnibilidd, eguid de l digitción de td l infrmción meterlógic requerid, previ evlución pr el c de l plnill de dt de irrdición lr. prce de cntrl de clidd etuv dirigid mntener el má lt nivel en l clidd de l dt de cd etción, y en prticulr de l de irrdición lr, l que e le plicó un prcedimient de nálii de cnitenci detlld Digitción y cntrl de clidd de l dt. Digitción y cntrl de clidd de regitr de irrdición lr: Bd en el Inventri ncinl cn infrmción de energí renvble del ñ (SENAMHI, ), e eleccinó l etcine de l red ncinl cn dt de irrdición lr y e btuv td l infrmción dipnible del Archiv técnic. Lueg de revir cuiddmente l plnill de energí lr, e remitiern pr u digitción gurdánde en frmt de hj de cálcul pr fcilitr u mnipulción pterir. cntrl de clidd e inici cn l verificción de l infrmción dede plnill y culmin cn el cntrte de l infrmción de irrdición lr glbl y l vrible meterlógic, jutificnd fíicmente cd un de l regitr (cnitenci intern). b. Digitción y cntrl de clidd de infrmción meterlógic: L infrmción regitrd en l plnill climtlógic fue digitd y e encuentr en un be de dt. Aimim, l Oficin Generl de Etdític e Infrmátic relizó un prce de cntrl de clidd que nlizó l vlre incnitente pr u crrección eliminción; en ete c, e utilizó directmente l rchiv cn l infrmción prced. 1

17 5.1. Análii de cnitenci de dt de irrdición lr.. Cntrl hrri de l infrmción de irrdición lr: nálii fue gráfic y e utilizó cm referenci l irrdición lr hrri en el tpe de l tmófer (dede l hr ht l 1 hr), l cul e etimó pr cd un de l etcine. En ete prce e requirió de l plnill climtlógic, cntrtnd el dt de irrdición cn l cndicine de tiemp: dt de nubidd, hr de l, tempertur en hr inóptic, tempertur extrem, evprción y precipitción. L cncluine del nálii permitiern detectr l dt incnitente que e eliminrn de l erie. b. Cntrl de l vribilidd etcinl: Se clculrn l ttle diri de irrdición lr y e nlizó en l erie de tiemp: etcinlidd, lt, tendenci, vribilidd. nálii de l erie de dt de irrdición lr e hiz independientemente l de l erie de l demá vrible meterlógic. c. Análii de diperión de dt: Cn l ttle diri de irrdición clculd nterirmente y teniend en cuent que exite un grn relción entre l energí que lleg l uperficie y l cbertur nub, e prcedió l nálii de l dt medinte gráfic de diperión repect d vrible muy relcind cn l clridd del ciel: helifní y rng térmic, cuy relción e invermente prprcinl l cbertur nub y directmente prprcinl l cntidd de energí que lleg l uperficie. Bd en ell, e detectó dt que pdín cniderre dud verificnd u vlr en plnill cn l demá cndicine de tiemp pr lueg determinr u vlidez. Al cncluir cn td el prce e encntrrn errre de diver fuente l que e prcediern crregir eliminr. Repect l errre dmiible en l dt de irrdición glbl medid e puede cniderr que cn fine de evlución de l energí lr e ceptn errre entre 1 y 15%, en tnt que l exctitud requerid en l etimción de l dt de irrdición etá en el rden del % (Wrdle, 1 ). 5. Mdel digitl de elevción (DEM) Depué de l digitlizción de 5 crt ncinle cn l curv de nivel cd metr, e prcedió l emplme de l mim, td en frmt vectril. Lueg de relizr el nálii de cnitenci epcil de l vlre vectrile, e prcedió prducir el mdel digitl de elevción (DEM) en frmt rter cn tmñ de píxel de 5 x 5 metr. Pterirmente e prdujern l mp de pendiente y de pect (ángul zimutl) derivd del DEM l mim relución pr u u en el mdel.. MODELOS DE ESTIMACIÓN DE LA IRRADIACIÓN SOLAR.1Mdel Ångtröm-Prectt mdel de Ångtröm-Prectt e el mdel má frecuentemente ud pr etimr l irrdición lr reltiv (H/H ) bd en l hr de l reltiv (n/n). Et ecución fue ugerid pr Prectt (1 4) cm un mdificción del mdel de Ångtröm prpuet en 1 4. Et ecución etá dd pr: H H = + b Dnde H e l irrdición lr medid en uperficie, H e l irrdición lr en el tpe de l tmófer, n n l hr de l efectiv helifní y N e l durción trnómic del dí pr un fech del ñ y ltitud epecífic. L ceficiente empíric y b tienen un ignificd fíic, dnde +b repreent el vlr máxim de l trnmiividd de l tmófer (τ) mientr que el ceficiente repreent el mínim vlr de τ. n N (1) Pr el preente trbj e utilizó l infrmción nivel diri de l etcine de be cn intrumentción pirnmétric y ctinmétric. Se hiciern l cálcul repectiv de H y N y e prcedió etimr l vlre de l ceficiente empíric pr cd un de l etcine, l cule e preentn en l tbl 3. Et vlre muetrn un lt vrición en cunt u ditribución epcil, inclu dentr de l regine determind pr Grcí (1 4). L relcine entre l helifní reltiv (n/n) y l ceficiente empíric de l vlre btenid en el preente etudi, n n tn clr cm l encntrd pr Frére et l. (15). Et impibilit el u de ól un pr de ceficiente empíric pr td el pí cm l ugiere Frere et l. (15), epecilmente en quell áre cm el Perú que peen un grn diveridd de mbiente eclógic. Kdn (1 ), trbjó cn etcine be cn dt de irrdición lr y helifní nivel de vlre medi menule, cn un perid de entre 1 y 4 ñ de dt, bteniend vlre de ceficiente pr ditint regine. etudi utilizó l clificción climátic de W. Köppen plicd pr el Perú pr el Intitut Gegráfic Militr (1 ) pr determinr l zn de extrplción de l ceficiente encntrd. Cbe mencinr que l ceficiente encntrd en el etudi de Kdn (1 ) pr l lclidde de Pun y Pmp de Mje n n decud debid que l vlre preentd n cncuerdn cn l explicción fiic del mdel utilizd, bre td en el ceficiente cn vlre cercn menre cer. Mrtínez-Lzn et l. (1 4) hce un recpilción de much trbj publicd l repect, mencinnd demá lgun relcine prpuet entre et ceficiente y l ltitud, ltitud, lbed, ltitud medi del l, cntminción nturl y/ rtificil í cm del cntenid de vpr de gu de l tmófer. Lueg de intentr decur lgun de et ecucine l vlre btenid en Perú, encntrm que ningun de ell e plicb pr nuetr cndicine (Bigrri et. l., 3). Sin embrg, exite un tendenci que muetr el efect de l cntrldre climátic cm n l Zn de Cnvergenci Intertrpicl (ZCIT) y l nticiclne del Pcífic ur y del Atlántic ur, í cm l preenci de mntñ y crriente mrin bre l ditribución epcil de l irrdición lr. L efect n báicmente relcind l uenci preenci de nubidd debid et cntrldre, l que influye grndemente en el ceficiente de trnmiividd de l tmófer. Tbl 3: Vlre de l ceficiente del mdel Ångtröm-Prectt pr etción, númer de dt utilizd y errr prmedi. (Bigrri et. l., 3) Etción meterlógic. Mdel Britw-Cmpbell COSTA b Númer de dt Errr (%) Mirflre,355, , 4 A. Vn Humbldt,11, , Sn Cmil,31,4 41 -, 4 L Jy,53,11 534, SIERRA Bmbmrc,3,33 Weberbuer,31, , Cm,3,34, 4 Huy,3,3 5, Grnj Kcyr,3,34 1 3, 4 Chuquibmbill,35,34 1 -, 1 Pun,3,43 5, Chrct-L Pmpill,3,3 1 1, SELVA Sn Rmn SM,31,3 4 Prvenir,,3 1 13, Bellvit,355, De cuerd Britw-Cmpbell (1 4) l diferenci entre l tempertur máxim y mínim en un dí determind, depende de l relción de Bwen, et e, l relción entre el clr enible y el clr ltente. clr enible depende de l irrdición lr y e repnble de l tempertur máxim. Durnte l nche, el clr enible e perdid hci el epci cm rdición en nd lrg, diminuyend 1

18 í l tempertur del ire ht u vlr mínim, vlr que nrmlmente e lcnz nte del mnecer. Et explicción fíic jutific el hech del u de mdel pr etimr l irrdición lr en función de l tempertur, per cn l ventj de un grn red de etcine que relizn ete tip de medicine. Dentr de l mdel exitente, Bigrri et l. ( 3) llegrn l cncluión que el mdel Britw-Cmpbell er el que mejr e decub l cndicine de Perú. Ete mdel ugiere l etimción de l trnmiividd irrdición lr reltiv (H/H ) en función de l diferenci entre l tempertur máxim y mínim ( T, C): En el prce de vlidción de et ecucine e hllrn lt vlre reidule pr l lclidd de Pun. Et etción e encuentr rill del lg Titicc, el mim que cubre un uperficie de 3 km. Et prduce un grn efect de termrregulción en td el áre, evitnd que l vlre de tempertur mínim en extremdmente bj cm crrepnde en zn de grn ltur. Et u vez, prvc l diminución de l vlre de DT genernd vlre que n n repreenttiv en l prducción de un ecución de plicción generl. Finlmente, l infrmción prcedente de et etción pr determinr l ecucine (3) y (4) fue elimind. L Figur muetr l vlre cmprtiv bervd veru etimd de mb ceficiente de Britw-Cmpbell í cm l relción entre mb ceficiente. H H B [ 1 ( b T )] C B = exp B () En ete c, l vlre empíric ( B, b B y c B ) tienen tmbién un ignificd fíic; B repreent el máxim vlr de τ que e crcterític de cd áre de etudi y demá depende de l cntminción tmféric y de l ltitud; b B ( C -1 ) y c B determinn el efect del increment de T bre l máxim τ de l tmófer (Me y Vr, ). L tbl 4 muetr l vlre de l ceficiente del mdel Britw- Cmpbell encntrd pr cd etción í cm u errr prmedi. E neceri reclcr que el vlr del ceficiente B crrepnde l umtri de l ceficiente y b encntrd pr el mdel Ångtröm-Prectt mtrd en l tbl 3 debid que tienen exctmente el mim ignificd fíic. Tbl 4: Vlre de l ceficiente del mdel Britw-Cmpbell pr etción, númer de dt y errr prmedi (Bigrri et. l., 3) Etción meterlógic b B Númer B c ( C-1) B de dt COSTA Errr (%) Mirflre,5,4 1, , A. Vn Humbldt,, 1, Sn Cmil,, 1,5 44 3, SIERRA Bmbmrc,,3, 33 1, Weberbuer,5,4 1, 1 3, Cm,,3 1, 3, 5 Huy,,11, 5 3 Grnj Kcyr,4,11, , Chuquibmbill,,1, 1 4 3, Pun,,, 15, Chrct-L pmpill,,1, , 5 SELVA Sn Rmón SM,, 1, 4, 5 Prvenir,, 1, Bellvit,, 1, 1 3, 3 Debid que l vlre blut y l diferenci entre l tempertur máxim y mínim n fuertemente influencid pr l tpgrfí, ltitud (φ) y ltitud, entre tr fctre (Bigrri et l., 1), l ceficiente b B y c B prpuet pueden er plicd ól en áre bj imilre cndicine de régimen térmic. Et hce indecud un plicción direct del mdel en áre dnde n exite ete requiit. E pr et que e derrllrn lgun ecucine empíric pr determinr el vlr de et d ceficiente (Bigrri et. l., 3). c B () =,11, T + 5,54exp φ b B,1 c,45 = B (3) (4) Figur : Relcine entre vlre bervd y etimd pr l ceficiente b B y c B del mdel Britw-Cmpbell, y l relción entre mb. (Bigrri et. l., 3).3 Mdel de interplción.3.1 Inum del mdel. Cbertur SIG: mdel utiliz l cbertur crrepndiente l mdel digitl de elevción (DEM), el mp digitl de pendiente y el mp digitl de pect, td ell en frmt rter. Pr el preente trbj, debid l grn tmñ de l cbertur nte mencind, y cn el prpóit de intrducir en l imulcine el myr númer de fctre que influencin l vrición epcil de l irrdición lr en Perú, e eleccinrn zn hmgéne de imulción. Entre zn e imprtnte mencinr l exitenci de áre de trlpe l que fuern imuld bj l cndicine de cd zn de tl mner que irviern cm áre de interfe pr el emplme finl. L áre de cd zn de imulción e encuentrn en l figur y l ubiccine gegráfic en l tbl 5. 1

19 Tbl 5: Crdend de l zn de imulción etblecid Zn máxim L titud ( ) Lngitud ( ) mínim máxim mínim I Ct Nrte -3,35 -, -, -1,44 II Sierr Nrte -4 -,3 - -,55 III Selv Nrte,1 -,3 -, -, IV Sierr Centrl -, -13, -45 -, V Selv Sur -,41-13, -,55 - VI Ct Centrl -1, , VII Sierr Sur -1,5-1,3 -,54 - VIII Ct Sur -1-1,3 -,54-4 Etimcine del blnce de rdición en nd crt y lrg n pible de hcer en etcine meterlógic dnde e etimn direct indirectmente. L irrdición direct y difu (mb en nd crt) n medid pr pirnómetr, y cnidernd l crcterític de l uperficie (lbed), e puede etimr l irrdición net en nd crt. Pr l etimción de l rdición terretre en nd lrg e utiliz l ecución de Stefn-Bltzmnn, l cul relcin l tempertur del cuerp emir cn l rdición que ete prduce. Algun prblem precen l mment de etimr l irrdición tmféric (nd lrg), y que depende de má de un fctr y n e dipne de dt medid etimd de et vrible. Ete términ del blnce e entnce etimd pr imple diferenci pr l mment en l que l tempertur extrem curren. Teniend td l cmpnente del blnce de rdición pr cd etción meterlógic, e pible encntrr el ceficiente de trnmiividd de l tmófer (τ). Et vlre de τ n utilizd pr generr lgritm que relcinn et vrible cn l vrible epcile. Et lgritm n utilizd pterirmente pr etimr l tempertur máxim y mínim pr cd celd dentr de l grill en un áre de etudi determind. L gregción de td et célul píxele dn cm reultd un mp de et vrible (Bigrri et l., 3b). Et mp u vez irven cm inum (input) epcile pr l plicción del mdel Britw-Cmpbell, tmbién nivel epcil, el cul fue previmente clibrd y vlidd pr el Perú (Bigrri et l., 3)..3.3 Mdel digitl de elevción (DEM) Figur : Zn de imulción b. Infrmción de etcine meterlógic: Depué de l dquiición y cntrl de clidd de l dt meterlógic y utiliznd el prgrm Wethermn (Tuji et l., 1 ), que tmbien verific errre en l dt, e prcedió l generción de l rchiv de dt climátic, l cule cntienen l vlre prmedi menule multinule de irrdición lr, hr de l, tempertur máxim y, tempertur mínim. Tmbién e prcedió generr l rchiv cn prmedi menule de et mim vrible, per nivel nul, e decir, 1 rchiv pr cd etción meterlógic crrepndiente l períd de etudi..3. Fundment teóric mdel de interplción etá bd en l etimción de l ditribución epcil y temprl de l tempertur máxim y mínim pr que ét u vez irvn de entrd l mdel de Britw-Cmpbell previmente explicd (.). mdel bd en prce pr interplr tempertur máxim y mínim (Bigrri y Bwen, ; Bigrri et l., b; Bigrri et l., 3b) fue derrlld pr territri cmplej de mntñ dnde l vricine micrclimátic n muy grnde y dnde l métd trdicinle de interplción geetdític tienen much prblem debid l ec denidd de infrmción, iend incpce de repreentr l vricine rele exitente en et región (Bigrri et l., 1). mdel digitl de elevción de td el territri e l mejr prximción relizd en el Perú. L mp, 3 y 4 muetrn el mdel digitl de elevción (DEM), mp de pendiente y de pect, repectivmente. Si bien e ciert, ét ól cntituyen un prduct ecundri dentr del pryect, crrepnden in embrg, l myr efuerz relizd en el pí en ete entid y cntituyen un grn lgr n ól pr SENAMHI in tmbién pr td l intitucine relcind cn el quehcer ncinl y que hcen u de ete tip de infrmción de tn lt clidd..3.4 Simulción Se imulrn pr eprd l zn pr cd un de l ñ cmprendid entre 1 5 y 1 (1 ñ de imulción). Pr cd zn, e utilizrn l ceficiente B del mdel Britw-Cmpbell de l etción má repreenttiv de cd zn. L ceficiente b B y c B fuern etimd utmáticmente cn el mdel utiliznd l ecucine (3) y (4) que e muetrn en l ección. de Mdel de etimción de irrdición lr. Utiliznd ftwre de SIG e prcedió prmedir l 1 ñ imuld prduciend un mp digitl prmedi pr cd zn. Lueg e emplmrn l zn digitlmente, prduciend un mp digitl pr td el territri perun. Ete prcedimient e relizó nivel menul, pr l que finlmente e btuviern l 1 mp menule pr td el Perú. Pr prducir el mp digitl prmedi nul de energí lr e prcedió clculr l medi ritmétic de et mp menule. De igul mner, utiliznd l mim mp digitle, e generó el mp digitl de devición etándr. Much prce en l tmófer dependen del fluj net de rdición fc nivel de l uperficie ( F rd ) reultd del blnce de l fluj de irrdición lr (nd crt) y l rdición terretre (nd lrg) (Peixt y Ort, 1 ). L prce diri de clentmient y enfrimient dependen de ete blnce, el cul e hce negtiv en l nche y pitiv durnte el dí, l que hce que F fc rd e cer d vece durnte el dí, que e cund l tempertur extrem curren. 1

20 . DISTRIBUCIÓN ESPACIAL Y TEMPORAL DE LA ENERGÍA SOLAR INCIDENTE DIARIA EN EL PERÚ En el Perú, l cndicine rgráfic, climátic y cengráfic, entre tr, determinn l exitenci de tre grnde regine nturle: Ct, Sierr y Selv. L Ct e l región limitd pr el Océn Pcífic y l lder ndin pr debj de l mnm. L Sierr e l región de l Crdiller de l Ande, crcterizd pr l preenci de cumbre y mntñ cn ltur de mnm. L Selv e l región frmd pr d zn, el bque trpicl mzónic elv bj y l pendiente y vlle l ete de l Ande bj l mnm cncid cm elv lt (Cácere et l., 1 4)..1 Ditribución nul A nivel nul, l zn de myr ptencil de energí lr del territri perun e encuentr principlmente en l ct ur (1 1 S), dnde e dipne de 5 kw h/m. Otr zn en l que e regitr lt dipnibilidd de energí lr diri, entre 5 kw h/m n l ct nrte (3 S) y grn prte de l ierr bre l 5 mnm, iend en rden de imprtnci en cunt u extenión uperficil: l ierr ur, l ierr centrl y l ierr nrte. L zn de bj vlre de energí lr en el territri e l elv, dnde e regitrn vlre de 5 kw h/m cn un zn de mínim vlre en el extrem nrte cerc del ecudr ( S). Aimim, e imprtnte ctr que l myr vrición nul (devición etándr) de l vlre de energí lr recibid en l uperficie etá en l ct ur, eguid en rden de mgnitud pr l ct centrl, elv nrte, ct nrte y ierr ur. L zn de menr vrición nul n l elv centrl y ur, l ierr centrl y prte de l ierr nrte.. Ditribución etcinl Al explicr l ditribución de l energí lr en el territri perun debem tener en cuent diver fctre que cntrln el clim, tle cm: l crdiller de l Ande, que cnfigur l rgrfí del territri perun; el Anticiclón del Pcífic Sur (APS), que prduce grn etbilidd tmféric pr l preenci de mvimient verticle decendente en l trpófer medi; el Anticiclón del Atlántic Sur (AAS), que prvee de humedd, y liment l vient Alii del urete; l Crriente Frí Perun en el Océn Pcífic, que refuerz l etbilidd en l tmófer; l Crriente Cálid Ecutril ( Crriente Niñ ), que inetbiliz l tmófer en l ct nrte en l mee de vern; l Zn de Cnvergenci Intertrpicl (ZCIT), que gener muy ctiv item nub; l Alt de Blivi que e ci item cnvectiv que uelen fectr myrmente l ierr y elv nrte y centrl del Perú. Durnte el vern utrl (diciembre mrz) el l e encuentr irrdind el hemiferi ur cn myr intenidd, in embrg, ete hech n e trduce en l mp, epecilmente en l prte nrte y centrl de l ierr y elv ( 1 S y W), l mim que preentn vlre reltivmente bj de energí lr, n btnte l cniderble ltitud de l zn mntñ que determinn un menr brción de l irrdición l trver un menr eper tmféric. Et e debe l intercción de l principle cntrldre climátic tle cm el Sitem de Alt preión del Océn Pcífic Sur (APS), el Sitem de Alt preión del Atlántic Sur (AAS); l ZCIT muy ctiv en ete hemiferi en et mee, l Alt de Blivi y l Crdiller de l Ande, determinn l llegd y/ frmción en el territri perun de item nub que riginn l lluvi en et épc («épc lluvi»), l que gener un utncil diminución de l trnmiividd tmféric bre td et región. Durnte el inviern l energí lr recibid diminuye en generl en td el territri debid que el l e encuentr irrdind má intenmente el hemiferi nrte (ltici de inviern). Ete efect etcinl e puede precir clrmente en el cmprtmient de l irrdición lr extrterretre (Anex ). En primver, el l inici u retrn en u mrch prente hci el hemiferi ur, determinnd diminución de l humedd tmféric en ete hemiferi debid que l ZCIT etá itud en el hemiferi nrte. Et prvc l uenci de nubidd y de lluvi (cndicine de etije etción ec) en l ierr nrte y centrl pr l que l trnmiividd de l tmófer lcnz u máxim vlre, regitránde cnecuentemente l vlre má lt de energí lr diri recibid en et región (nviembre). Aimim, l región de elv lcnz tmbién u myre vlre en ete me, epecilmente l elv nrte. L ierr ur y prte de l ierr centrl muetrn lt vlre de energí lr, preentánde l máxim fine de primver y durnte el vern, l cul e debe que e encuentr men influencid pr l cntrldre climátic que genern l item nub cm n l ZCIT y l Alt de Blivi. L ZCIT tiene myr dmini e influenci bre l ierr nrte y centrl del territri perun, mientr que l Alt de Blivi, ejerce myr influenci bre l ierr centrl y ierr ur, riginnd y mnteniend l cnvección diurn y l humedd tmféric en nivele medi en l flnc ccidentle de l Ande, pudiend inclu er relimentd l cnvección entre l 5 y S l lrg de l Ande ( bre l 4 mnm) pr l bri de mntñ bri mrin (Gilfrd et l., 1 ). En términ generle, en l región de l ct centrl y ur curren vlre lt de helifní y pr l tnt lt vlre de energí lr en l épc del vern utrl; in embrg, e neceri detllr lgun excepcine. En l frnj cter cercn l litrl, ubicd pr debj de l m de ltur, el cmprtmient decrit nterirmente cmbi durnte fine de tñ, inviern e inici de primver en que et región muetr vlre mrcdmente bj de helifní y energí lr y cntituye un zn de mínim en el territri. Et cndicine e dn en rzón de que l trnmiividd tmféric diminuye cniderblemente debid l intenificción durnte et mee de l inverión térmic, que determin un cp nub bj (etrtifrme) e inclu fuerte preenci de niebl en et región. Et e rigind pr l myr influenci del APS que pr et épc migr hci u pición má l nrte en el Pcífic ur ( 3 S y W), et e, má cerc l litrl perun, y tiene un myr intenidd y mplitud; pr tr ld, l menre tempertur uperficile de l Crriente Frí Perun y l preenci e intenificción de flrmient cter de gu frí prfund ub uperficile. A fine de primver, en l terrz deértic de Arequip, Mquegu y Tcn (13,5 1 S y W), pr encim de l 1 mnm, e lcnzn l myre vlre de energí lr durnte el ñ y de td el territri ncinl. Et e debe que etán ubicd encim de l cp de inverión térmic y preentn ciel depejd durnte td el ñ. L ct nrte, entre l 3 y S y l 1 W (deprtment de Tumbe, Piur y nrte de Lmbyeque) preent tmbién vlre lt de helifní y energí lr durnte el vern utrl, preentánde, in embrg, l vlre máxim en l mee de ctubre y nviembre (primver) y que cntituye tr de l zn en que e lcnzn lt vlre de energí lr en términ nule. Et e debe que et zn l igul que td l zn cter perun e encuentr fuer de l zn de migrción y principl influenci de l ZCIT, per dentr del grn dmini del APS, en tnt que l Crriente Frí Perun ól dmin l ct ht prximdmente S. Tmbién n imprtnte unque excepcinle, l nd de clr y l pul de gu cálid del cén Pcífic centrl-ccidentl, l cule inetbilizn l tmófer, epecilmente durnte l epidi del fenómen Niñ, prvcnd myr cbertur nub y en lgun vece trment e inten lluvi. Un c reltr e el cmprtmient de l irrdición lr en nuetr litrl cter. L zn cter bj del Perú, entre ~ mnm, e crcteriz prque durnte grn prte del ñ hy cniderble nubidd y frmción de niebl, preentnd lgun prticulridde climátic lcle. E prticulrmente en l ct ur ( , ur de Ic ht Tcn) que n e dipne de much dt de irrdición lr medid, de clidd ceptble, pr l que e h recurrid dt regitrd pr etcine utmátic durnte l ñ 1 y en tre trnect ltitudinle, bervánde que l irrdición lr recibid l lrg del litrl, en l myrí de l mee del ñ, e menr entre el 15% y el 3% que l recibid en prte má lt, mientr que en el vern et itucióne revierte en un 1%.

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