PRÁCTICA Nº 1. LA RADIACION SOLAR: ASPECTOS BÁSICOS.

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1 PRÁCTICA Nº 1. LA RADIACION SOLAR: ASPECTOS BÁSICOS. Objetivo: Conocer los parámetros básicos de la posición del sol, y las magnitudes de radiación solar, con objeto de determinar la posición óptima de los paneles solares. Conocimientos previos: Movimiento relativo Sol-Tierra. Posición solar. Magnitudes de radiación solar. Interpretación de tablas de radiación solar. Materiales necesarios: Varilla rígida cuya sombra se vea con claridad. Semicírculo graduado. Falsa escuadra con goniómetro. Medidor de radiación solar HIBOK

2 ACTIVIDADES: 1. Determinación del Sur geográfico. 2. Determinación del ángulo acimut y la altura solar. Cálculo del ángulo cenital. 3. Determinación de la inclinación óptima del panel solar. 4. Uso del medidor de energía solar: medida de la irradiancia y de la irradiación solar. 1. Determinación del Sur geográfico. La determinación de la dirección del Sur geográfico es de esencial importancia siempre que tratemos de energía solar, pues, de cara a la captación energética, las superficies que «miran» a él son las más favorecidas, al recibir la radiación durante el máximo número de horas. Esto, claro está, para el hemisferio norte, pues para el hemisferio sur son las superficies orientadas al Norte. Existen multitud de métodos populares para determinar el espacio geográfico en el que se encuentra la dirección Sur. El verdín en el tronco de los árboles nos indica la zona más húmeda y menos soleada, por tanto el Norte. Siempre se nos ha dicho que el sol sale por el Este y se pone por el Oeste, y que si con el brazo izquierdo apuntamos al Este y con el derecho al Oeste, mirando al sitio por donde pasa el sol, la punta de la nariz nos indica la dirección del sur. Si la manecilla horaria del reloj la situamos apuntando hacia el sol, entonces la señal de las 12 nos indica el Sur. De noche la estrella polar nos indica el Norte. La brújula nos indica la dirección norte-sur, sólo que el Norte magnético está desviado respecto del geográfico unos 4 grados al Este. Para determinar con precisión la dirección norte-sur podemos ayudarnos de nuestros conocimientos de posición solar. Sabemos que a las 12 horas el sol se encuentra siempre en su punto más alto y contenido en el plano perpendicular al plano del horizonte (plano meridiano) que contiene al eje norte-sur. Por ello, la sombra de una varilla perpendicular al plano del horizonte nos indica la dirección norte-sur y apunta hacia el Norte, encontrándose el Sur en la dirección contraria. 2

3 Debemos tener en cuenta los cambios horarios dispuestos por razones políticas y económicas, así en Europa los relojes llevan dos horas de adelanto en verano y una en invierno respecto de la hora solar; siempre es necesario contrastar entre la hora solar y la hora civil. Disponiendo de tablas de posición solar, se puede determinar la dirección del Sur geográfico trazando sobre el suelo, a una hora determinada a la que por las tablas conozcamos el ángulo azimut, la dirección de la sombra. Si el recorrido del sol es de Este a Oeste, con un transportador de ángulos, podemos rotar dicha línea sobre un punto contenido en ella el ángulo azimut a la hora dada. Esta rotación la haremos en sentido horario si la hora es anterior a las 12 h. solar, y en sentido antihorario si la hora es posterior a las 12 h solar. 3

4 2. - Determinación del ángulo acimut y la altura solar. Cálculo del ángulo cenital. El ángulo acimutal A, lo mediremos con un semicírculo graduado una vez que, situada la varilla perpendicular a la dirección norte-sur y al plano superficial, tracemos la sombra proyectada, el ángulo que forman la línea de la sombra con la dirección norte-sur es A. Este ángulo será positivo hacia el Este y negativo hacia el Oeste, o bien diremos el valor, y a continuación este u oeste según el caso. La altura sola H, la medimos con una falsa escuadra con semicírculo graduado para medir ángulos. Para ello, tomamos un tubo recto y rígido, hueco y de pequeño diámetro. Si apoyado en el suelo lo apuntamos al sol de modo que el rayo pase por su interior e ilumine el suelo intensamente, entonces lo hemos situado paralelo a los rayos del sol, con que midiendo el ángulo que forma con el plano del suelo tendremos H, según el siguiente dibujo. 4

5 Fecha: Coordenadas geográficas: 39º 90' i 30 de latitud norte i 0º 36' i 82 de longitud oeste. Tomar tantos datos como sea posible cada 5 minutos. Hora Hora solar Altura solar H Acimut a Irradiancia (W/m 2 ) Tras la toma de datos, comprobar en las tablas los resultados obtenidos. Determinación de la inclinación óptima del panel solar para un día concreto. Calcular el valor óptimo de ß para la fecha actual, teniendo en cuenta la fórmula aproximada de Cooper para la declinación. β = 23,45 sen [360/365(284+n)] siendo β el ángulo del panel con el suelo y n el número del día del año (del 1 a 365). Inclinación óptima del captador (ß) para una estación determinada. ß= L d siendo: β Inclinación del captador. L Latitud del lugar geográfico en el que nos encontramos. δ Desviación del eje de la tierra (desde -23,45º a +23,45º) 5

6 La mejor inclinación del captador respecto de la superficie terrestre, ß opt, depende del período de utilización, de forma que la normativa establece que deberá elegirse uno de los valores siguientes, en función de las tres condiciones siguientes: Consumo constante anual: la latitud geográfica Consumo preferente en invierno: la latitud geográfica + 10 Consumo preferente en verano: la latitud geográfica Uso del medidor de energía solar: medida de la irradiancia y de la irradiación solar. 6

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