Determinación radiación solar horaria

DETERMINACIÓN DE RADIACIÓN SOLAR HORARIA PARA DÍAS CLAROS MEDIANTE PLANILLA DE CÁLCULO V. Passamai 1 INENCO – CIUNSa2 - CONICET Facultad de Ciencias Exactas Av. Bolivia 5150 – 4400 Salta. R. Argentina Tel.: 0054-87-255389 – Fax: 0054-87-255489 – Email:
RESUMEN En este trabajo se presenta detalladamente la metodología empleada para usar una planilla de cálculo como software que permitedeterminar radiación solar horaria por el método de Hottel. Esta es una herramienta básica pero poderosa que puede complementar -por su sencillez y significado pedagógico- el uso de programas tales como FORTRAN, BASIC, Mathematica, etc. Obviamente, es necesario conocer los rudimentos elementales del cálculo mediante planillas, del tipo Excel de Microsoft o Quattro Pro de Borland. En parte se presentan aquíesas explicaciones. Palabras clave: cálculo solar, planilla electrónica INTRODUCCIÓN En muchos casos el investigador del aprovechamiento de la Energía Solar espera la ocurrencia de días despejados para realizar sus experiencias con aparatos y dispositivos térmicos (véase, por ejemplo, Iriarte et al., 1999), mientras que en otros, por la naturaleza misma de los datos de temperatura que se muestran(p. ej. en Tilca et al., 1999), se infiere que las experiencias fueron realizadas durante días parcialmente nublados. En los casos en que las experiencias se efectuaron durante días claros, cabe presentar, como referencia, datos o cálculos estimativos de la radiación que provengan del uso de modelos bien probados para simular la evolución horaria de la radiación. Por otro lado, ya que no siemprese tienen calibrados los solarímetros empleados, por falta de equipos de calidad y alto costo que sirven de patrón, puede ser interesante tener en vista las citadas curvas como comparación. El método de Hottel (1976) permite estimar la radiación global para condiciones de atmósfera clara, según la latitud y altura del lugar, así como las características del clima, determinadas según cuatro tipos.El mismo es de los más simples entre los numerosos métodos presentados por los distintos textos clásicos que estudian la radiación solar (Duffie y Beckman, 1991, Iqbal, 1983) y su utilidad práctica se ve potenciada cuando es necesario aplicarlo para simulaciones térmicas con radiación solar o, por carecer de solarímetros, se desea estimar datos de días claros en una determinada localidad. El usode planillas de cálculo para la resolución de problemas que involucran ecuaciones diferenciales (Passamai, 1999) demostró un aspecto no muy usual en los manuales de referencia de tales programas (Cobb, 1992), pues en general se aplican a resolver situaciones de interés para empresas comerciales y no sus usos científicos. En los últimos años están surgiendo algunos textos que mencionan laposibilidad de aplicar planillas electrónicas en la resolución de problemas (Serway, 1992) aunque aún faltan aquéllos que explicitan cómo hacerlo. TEORÍA El "modelo de Hottel" (1976) expresa la transmitancia atmosférica para la radiación directa, τb, en función del ángulo cenital, θz, (mayor transmitancia en dirección vertical, menor hacia el horizonte), de la altura sobre el nivel del mar, A, enkilómetros, (mayor transmitancia a mayor altura) y del tipo de clima; de la forma: τb = ao + a1 e(-k/cosθz) donde ao, a1 y k son parámetros ajustados empíricamente. Para el cálculo de estas cantidades, se usan las ecuaciones: a0 = r0 0,4237 − 0,00821(6 − A) , a 1 = r1 [0,5055 + 0,00595( 6,5 − A ) 2 ], k = rk [0,2711 + 0,01858( 2,5 − A) 2 ]
2

[

]

1 2

Investigador Adjunto del CONICET Consejo deInvestigación de la Universidad Nacional de Salta, organismo financiador.

asades2k5.doc / compaq / passam2

Los valores de r0, r1 y rk están dadas en la Tabla 1, para distintos tipos de clima. Para estimar la irradiación difusa, sobre superficie horizontal, la correspondiente transmitancia está dada por una expresióndebida a Liu y Jordan (1960) de la forma: τd = 0,2710 - 0,2939 τb.

Tipo...