Radiación Solar

Radiación solar
Sistemas Solares Fotovoltaicos y Térmicos.
Hecho por: “Los diablos”

• Todas las sustancias, los cuerpos sólidos, así como
líquidos y gases que están por encima del cero absoluto,
emiten energía en forma de ondas electromagnéticas.

• La radiación es importante para aplicaciones de energía
solar, dicha radiación es emitida junto con espectros de
luz visible,ultravioletas e infrarrojos. Su longitud de onda
esta entre los 0.15 y 3.00 mm y las longitudes de onda
en la región visible se encuentran entre los 0.78 y 0.72
mm

Radiación Térmica
La radiación térmica es una forma de transmisión y emisión de
energía que depende totalmente de la temperatura característica
de la superficie emisora. La radiación viaja a la velocidad de la
luz (𝐶 ≈ 300,000𝑘𝑚/𝑠 𝑒𝑛 𝑒𝑙𝑣𝑎𝑐í𝑜).
Cuando un haz de radiación térmica incide sobre la superficie de
un cuerpo, parte de ella se refleja fuera de la superficie, parte es
absorbida por el cuerpo, y parte se transmite a través del
cuerpo. Las diversas propiedades asociadas con este fenómeno
son la fracción de radiación reflejada, llamado reflectividad (𝜌);
la fracción de radiación absorbida, llamada capacidad deabsorción (𝛼); y la fracción de la radiación transmitida, llamado
transmisividad (𝜏). Las tres cantidades están relacionadas por la
siguiente ecuación:
𝜌+ 𝛼+ 𝜏=1

Las propiedades de la radiación anteriormente definidas
también son funciones de la dirección y longitud de onda
de la radiación incidente. Por lo tanto la anterior ecuación
es valida para las propiedades promedio en todo espectro
delongitudes de onda. La siguiente ecuación se utiliza
para expresar la dependencia de estas propiedades en la
longitud de onda:
𝜌 + 𝛼 + 𝜏 = 1
Donde:
𝜌 = Reflectividad espectral
𝛼 = Absortividad espectral
𝜏 = Transmisividad espectral

La variación angular de absortancia para la pintura negra
se ilustra en la siguiente tabla:

Un cuerpo negro no es sólo un absorbente perfectosino que también se
caracteriza por un límite superior a la emisión de radiación térmica. La
energía emitida por un cuerpo negro es una función de su temperatura y
no se distribuye de manera uniforme sobre todas las longitudes de onda.
La tasa de emisión de energía por unidad de área a una longitud de onda
particular se denomina como la “potencia de emisión monocromática”.
Esto se Analizamediante el uso de la teoría cuántica, y la ecuación
resultante, llamada ecuación de Planck de la radiación del cuerpo negro,
está dada por:

𝐸 𝑏 =

5

𝐶1
𝑒 𝑐2 / 𝑇 − 1

Donde:
𝐸 𝑏 = Potencia de emisión monocromática

𝑊
𝑚2 𝜇𝑚

𝑇= Temperatura absoluta de la superficie (K)
= Longitud de onda (𝜇𝑚)
𝑊
𝐶1 = Constante = 3.74177 × 108 𝑚4 𝜇𝑚2

𝐶2 = Constante = 1.43878 × 104 (𝜇𝑚 𝐾)
ℎ=Constante de Planck= 6.626069 ×−34 ( 𝐽𝑠 )
𝐶 𝑜 = Velocidad de la luz en el vacío = 2.9979 × 108 (𝑚/𝑠)
𝑘= Constante de Boltzmann = 1.38065 × 10−23 ( 𝐽/𝐾 )

Para una superficie real, la energía radiante que deja la
superficie incluye su emisión original y cualquier rayo
reflejado. La tasa de la energía radiante total que deja una
superficie por unidad de superficie se denomina
“radiosidad”(𝐽), dada por:
𝐽 = 𝜀𝐸 𝑏 + 𝜌𝐻
Donde:
𝐸 𝑏 = cuerpo negro potencia de emisión por unidad de
superficie (𝑊/𝑚2 ).
𝐻= irradiación incidente sobre la superficie por unidad de
superficie (𝑊/𝑚2 ).
𝜀= Emisividad de la superficie.
𝜌= reflectividad de la superficie.

Placas Transparentes
Cuando un haz de radiación incide sobre la superficie de
una placa transparente en un ángulo 𝜃1 , llamado ángulode incidencia, como se muestra en la figura, parte de la
radiación incidente es reflejada y el resto se refracta, o se
dobla, a un ángulo 𝜃2 , llamado ángulo de refracción. Los
dos ángulos están relacionados por la ley de Snell:
𝑛2
𝑠𝑖𝑛𝜃1
𝑛=
=
𝑛1 sin 𝜃2

Las expresiones para componentes perpendiculares y
paralelos de la radiación están dadas por:
sin2 𝜃2 − 𝜃1
𝑟 𝑝𝑒𝑟𝑝 =
sin2 𝜃2 +...