Geometría solar y radiación

Observado desde la tierra el disco del sol forma un ángulo de 32’.
El sol posee una temperatura efectiva de cuerpo negro de 5760 K.
La energía en la superficie del sol es equivalente a 63 MW/m2.
La tierra recibe solo una pequeña fracción de esta energía (1.7 x 10e14 kW)

Observado desde la tierra el
camino del sol a través del cielo
varía a lo largo del año.
La forma de descrita por elsol
considerada al mismo tiempo
cada dia en un año es llamada
analema
La mas clara variación de la
posición aparente del sol a
través del año sobre la
referencia norte-sur es de 47°
(debido a la declinación de la
tierra de 23.5°)

En los cálculos de energía solar, el tiempos solar aparente (AST) debe ser usado para
expresar el tiempo del día. El AST se basa en el movimiento angularaparente del sol
a través de cielo.
Para convertir el tiempo local estándar (LST), al tiempo solar aparente (AST)
se aplican 2 correcciones:
La ecuación del tiempo y la corrección de la longitud.

El tiempo estándar es referenciado al meridiano mas cercano o al meridiano de
Grenwich (longitud 0°). Pero desde que l desplazamiento del sol toma 4 min por cada
1° de longitud, la corrección de lalongitud :
4 x (longitud estándar- longitud local)
esta debe ser agregada(al este) o restada según (al oeste) según la localización
respecto del meridiano de referencia.
La ecuación general para calcular el tiempo solar aparente( AST) es:

La excentricidad e de la órbita de la tierra es muy pequeña: 0.01673, x lo que la
órbita de la tierra alrededor del sol es casi circular , la distanciaR en el
perihelio(la mas corta distancia, le 3 de enero) y en el aphelio( la mas larga, en 4
de julio) esta dad por:
Donde a= 149.5985 x 10e6 km,, asi la distancia en el punto mas alejado y
cercano es de 152.1x10e6 km y 147.1x10e6 km, respectivamente una
variacion de apenas 3.3%.

Declinación

La declinación en cualquier día dado puede considerarse constante para
cálculosingenieriles.

Angulo horario y declinación.

Angulo de altitud solar α
Azimut z

Salida y puesta del sol y duración del dia

Ángulo de incidencia θ

El angulo de incidencia para superficies móviles (con seguimiento).

Sombreado

Radiación Solar
Todas las substancias, cuerpos sólidos ,líquidos o gases emiten energía en forma de
ondas electromagnéticas.
La radiación que esimportante para las aplicaciones de energía solar es la emitida por el
sol en las regiones ultravioleta, visible (.38 a .72 μm) , e infrarojo: 0.15 a 3.0 μm.

Radiación térmica
Es una forma de emisión y transmisión de energía que depende enteramente de las
características de la temperatura de la superficie emisiva donde no intervienen un
medio como en los otros modos de transmisión de calor como laconducción y la
convección, la radiación térmica es en efecto una onda electromagnética que viaja a
la velocidad de la luz (C=300,000 km/s). Esta velocidad esta relacionada a la longitud
de onda λ y la frecuencia ν de la radiación por:

Cuando el haz de radiación térmica incide en la superficie de un cuerpo, una parte
es reflejada fuera de la superficie, otra absorbida por el cuerpo y otraparte
transmitida a través del cuerpo .

La variación angular de la absorción para la pintura negra para dif ángulos de
incidencia se muestra en la tabla. Muchos cuerpos son opacos y se considera τ=0 y
ρ+α=1; si un cuerpo absorbe toda la radiación entonces τ=0 y ρ=0 y α=1.

Un cuerpo negro no es solo un absorbedor perfecto, también caracteriza el
limite superior de la emision deradiación térmica.
La energía emitida por un cuerpo negro es función de su temperatura y no es
uniformemente distribuida en todas las longitudes de onda La tasa de energía
emitida por unidad de área a una longitud de onda particular es llamada
poder de emisividad monocromático.
Max Planck fue el primero en encontrar una relación para el poder de
emisividad monocromático de un cuerpo negro en...