1. XX Simposio Peruano Energía
Solar – Tacna, Noviembre 2013
Daniel Ocupa Florián
CER-UNI

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1. Introducción
2. Relaciones astronómicas Sol-Tierra
3. Bóveda celeste
4. Medición de la radiación solar
5. Energía solar en el Perú y el mundo
6. Formas de aprovechamiento de radiación solar

4. •

5. Flujo radiantes
• Su flujo radiante es de
3,8x1026W equivalente a
una densidad de 62,5MW
por cada metro cuadrado
de superficie solar. De
toda ella solo una
pequeña parte, 1,37KW
por metro cuadrado
aproximadamente, llega a
la superficie de la tierra
como consecuencia de la
distancia que los separa.
Constante solar
• Es la radiación sobre una
superficie orientada
normalmente a la dirección
de los rayos solares y
situada fuera de la
atmósfera terrestre a la
distancia astronómica
unidad igual a 1.495x1011m
que es la distancia media
Sol-Tierra. No es una
verdadera constante pues
varía ligeramente, 0.1% a
0.2%, respecto de su valor
central.
CS=1370 W/m2.

6. • Es la fuente de vida y el origen de la mayoría de las
demás formas de energía
(eólica, hidrológica, biomasa, fósil, etc.).
• Cada año la radiación solar aporta a la Tierra varias
miles de veces la cantidad de energía que consume la
humanidad anualmente.
• La radiación solar se transforma en otras formas de
energía:
• Con empleo de paneles fotovoltaicos en energía eléctrica.
• Mediante colectores solares en energía térmica, que su vez puede
transformarse en energía eléctrica.
• Se distinguen tres formas de radiación solar incidente
sobre la superficie terrestre: directa, difusa y de albedo.

7. • Directa. Es la que llega
directamente sin
reflexiones o
refracciones
intermedias.
• Difusa. Es la generada
por los efectos de
difracción de las
moléculas de aire y
aerosoles.
• Albedo. Es la radiación
reflejada de la
superficie de un
material.

8. •

11. • La Tierra gira alrededor del sol en una órbita elíptica
con el Sol en uno de sus focos.
• 1 U.A = 149 497 890 ± 500 km = r0

12. •

14. •

16. • Se considera las 12 hora solar cuando el Sol pasa por el
meridiano de Greenwich.
• Día legal. Cuando gira 24 horas respecto a un sistema
inercial.
• Día solar. Cuando el sol pasa dos veces por un
meridiano. Es tiempo se considera 24 horas (promedio
anual).
• Día sideral. Cuando una estrella gira un ángulo de 360°.

17. •
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LATITUD DEL LUGAR ( ): Es la
complementaria del ángulo formado por la
recta que une el zenit y el nadir con el eje
polar. Es positivo hacia el Norte y
negativo hacia el Sur.
MERIDIANO DEL LUGAR: Circulo
máximo de la esfera terrestre que pasa
por el lugar, por el zenit y por el nadir.
DISTANCIA ZENITAL( zs): Es el ángulo
formado por el radio vector punto-Tierra y
la vertical del lugar. Es positivo a partir del
zenit.
ALTURA SOLAR ( s): Ángulo que forman
los rayos solares sobre la superficie
horizontal. Ángulo complementario de la
distancia zenital.
ÁNGULO ACIMUTAL ( s): Ángulo
formado por la proyección del Sol sobre el
plano del horizonte con la dirección Sur.
Positivo 0º a 180º hacia el Oeste y
negativo hacia el Este 0º a -180º.
HORIZONTE: Lugar geométrico de los
puntos con altura 0.

18. •

20. • Para el estudio de
soleamiento terrestre se
considera que el Sol
realiza su recorrido por
una esfera o bóveda
celeste, de la cual
somos el centro.
• El gráfico representa la
esfera celeste desde un
punto de observación
definido por la longitud
y latitud.

27. •
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Sensores calorimétricos
Sensores termomecánicos
Sensores termoeléctricos
Sensores fotoeléctricos

28. • Son dos los propósitos fundamentales en el uso de un
instrumento: medición de la cantidad de energía
asociada a la irradiación solar sobre un plano
orientado, información acerca de la distribución espectral
y espacial de la energía.
• Debido a que la irradiación solar llega al suelo terrestre
en diferentes formas (directa, difusa y albedo) y estos
pueden ser medidos individualmente o en conjunto
podemos clasificar los instrumentos de medición de
acuerdo a este criterio.
• Existen otros criterios para clasificar instrumentos como
estandarización, grado de calidad, etc.

29. • Son instrumentos que
miden la irradiación directa
de sol en un superficie
perpendicular al rayo solar.
El receptor se encuentra
protegido de la irradiación
indirecta y está ubicado en
el fondo de un tubo.
Diferentes formas de
receptor y tubo derivan en
diferentes tipos.
• Se puede clasificar en
patrones
primarios, secundarios y
de campo.
Pirheliómetro de compensación Angström

30. • Un pirheliómetro patrón primario o absoluto puede definir la
escala de irradiancia total sin recurrir a referencias. Usan
receptores de cavidad y como sensores medidores
diferenciales de flujo calorífico calibrados eléctricamente. Alta
precisión
• El pirheliómetro patrón secundario es similar al absoluto solo
que no cumple todas las especificaciones o no esta
plenamente caracterizado. Puede usarse si es calibrado por
comparación (WSG). Pirheliómetro de compensación
Angström.
• Los pirheliómetros de campo sin usados para registro continuo
de la irradiación solar y se montan sobre un sistema de
seguimiento automático.
• Otros tipos: Pirheliómetro de flujo de agua, agua agitada y
disco plateado Abbot, radiómetro de cavidad activa.

32. • Miden la radiación global en un plano
horizontal. El elemento receptor debe
estar horizontal y libremente expuesto al
hemisferio celeste.
• Al encontrarse expuesto a todo tipo de
condiciones ambientales, el piranómetro
debe ser robusto en su estructura. Su
elemento receptor debe encontrarse
debidamente aislado) por un domo de
vidrio y ser de fácil desmonte.
• Sus propiedades en relación a su
precisión y confiabilidad:
sensibilidad, estabilidad, tiempo de
respuesta, respuesta azimutal, respuesta
cosenoidal, linealidad, respuesta de
temperatura y espectral.
• Usan sensores
termoeléctricos, fotoeléctricos, piroelétrico
s , bimetálicos y se pueden clasificar de
acuerdo a esta característica.

34. Piranómetro con una banda de sombra

35. • Puede ser determinado de una manera muy
simple como la proporción entre la medida de
piranómetros idénticos colocados
horizontalmente.
• Un piranómetro mira hacia el cielo y el otro mira
al suelo. Se suele colocar ambos piranómetros
unidos por detrás y sujetos a un soporte.
• Los piranómetros son puesto algunos metros por
encima de la superficie del suelo.

36. • El Heliógrafo mide la cantidad de
horas de sol (total en horas y
décimos) durante el día en un
lugar determinado.
• Es esencialmente una esfera de
vidrio sólido pulido con un eje
montado paralelo al de la tierra. Es
necesario orientar el plano vertical
que pasa por el eje e inclinar un
ángulo igual a la latitud del lugar.
• La esfera actúa como un lente y la
imagen focalizada se mueve a lo
largo de una banda de papel
especialmente preparada con
escala de tiempo.
• La quemadura de la banda ocurre
cuando la irradiación solar directa
supera el límite variable de 120 a
210 W/m2.

38. Promedio anual de energía
solar incidente diaria
• Zona de mayor potencial:
Arequipa, Moquegua y
Tacna (6,0 a 6,5 kWh/m2)
• Zona alta disponibilidad:
Piura, Tumbes y Zona
sierra por encima 2500
msnm (5,5 a 6,0 kWh/m2)
• Zona de menor energía
solar: Loreto, Ucayali y
Madre de Dios (4,5 a 5,0
kWh/m2)

39. Información meteorológica y
cartográfica
• Red de medición de
irradiación solar
• 10 estaciones con registros
piranométricos.
• 5 estaciones con registros
actinográficos.
Estaciones de irradiación solar

40. Información meteorológica y
cartográfica
• Red de estaciones
meteorológicas
• 197 estaciones
meteorológicas.
• Periodo para cuantificación
y tabulación: 1975 - 1990.
• Sistema de información
geográfica
• 500 cartas nacionales del
IGN, escala 1 : 100 000.
Distribución de estaciones en la región Tacna

41. Procesamiento y validación
de la información
Modelos de estimación de la
irradiación solar
• Recopilación, digitación y
control de calidad de los
datos
• Modelo digital de
elevación
• Modelo AngströmPrescott. Basado en las
horas de sol relativas.
• Modelo Bristow Campbell.
En función de la
diferencia de temperatura
máxima y mínima de un
día.
• Modelos de interpolación.

46. • Agencia internacional
para la Energía
Renovable.
• Mapas de alta calidad
de los recursos de
institutos técnicos.
• Categorías:
Irradiancia directa
normal, irradiancia
global
horizontal, viento, elev
ación, etc.

52. Muchas gracias por su
atención
docupaf@gmail.com
RPM: #956572607