Geometria Solar

ASIGNATURA:

Distribucin de Energa Elctrica

GEOMETRIA SOLAR

Emilio Gudemos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CRDOBAFacultad de Ciencias Exactas, Fsicas y Naturales

Repblica Argentina Carrera: Tcnico Mecnico Electricista Universitario Escuela: Ingeniera Mecnica Electricista. Departamento: Electrotecnia.

Recursos Naturales

( Clima,Vegetacin, etc,)

Materiales para Construccin

Arquitectura Solar

METODOS METODOS PASIVOS DE PASIVOS DE CAPTACIONCAPTACION

Conversin

Trmica

Captacin

Colectores Concentradores

Tubos Colectores

Almacenamiento

Lquidos

Lechos de PiedraProductos Qumicos

METODOS ACTIVOS METODOS ACTIVOS DE CAPTACIONDE CAPTACION

Almacenamiento

Acumuladores

Elctricos

Captacin

Celdas Solares

Conversin

Fotovoltaica

Prepar: Emilio Gudemos

EL SOL

SOLSOL

20 a 30 x 106 o C

Tierra150.000.000 Km.

Masa 330.000 mayor

Dimetro 100 mayor

Presin 100 x 106 Tn/mm2

Nota: La radiacin Solar que recibe la tierraen 1010 dasdas supera la cantidad de energaacumulada de las reservas de combustiblefsiles estimadas en todo nuestro planeta.


Energas Renovables - Prepar: Emilio Gudemos

El movimiento de la Tierra sobre su propio eje se conocecomo rotacin. La direccin de este movimiento varacon la posicin del observador.


Evaluacin del Recurso SolarEvaluacin del Recurso Solar

Coordenadas Geogrficas

Los cinco paralelos principalesExisten cinco Paralelos Notables o principales que secorresponden con una posicin concreta de la Tierra en surbita alrededor del Sol y que, por ello, reciben un nombreparticular:Crculo Polar rtico Crculo Polar rtico (latitud 66,5 N). TrpicoTrpico dede CncerCncer (latitud 23,5 N). Es el paralelo ms alNorte en el cual el Sol alcanza el Cenit. Esto ocurre en elSolsticio de Junio.EcuadorEcuador (latitud 0). En el Ecuador el Sol culmina en elcenit en el equinoccio de primavera y de otoo.TrpicoTrpico dede CapricornioCapricornio (latitud 23,5 S). Es el paralelo msal Sur en el cual el Sol alcanza el Cenit. Esto ocurre en elSolsticio de Diciembre.Crculo Polar Antrtico Crculo Polar Antrtico (latitud 66,5 S).


Posicin de los equinoccios,solsticios, el afelio y elperihelio en relacin con la rbitade la Tierra alrededor del sol


En el movimiento de traslacin la Tierra se mueve alrededor delSol, impulsada por la gravitacin, en 365 das, 5 horas y 57minutos, equivalente a 365,2422 das, que es la duracin del ao.Nuestro planeta describe una trayectoria elptica de 930 millonesde kilmetros, a una distancia media del Sol de 150 millones dekilmetros. El Sol se encuentra en uno de los focos de la elipse.La distancia media Sol-Tierra es 1 U.A. (Unidad Astronmica),que equivale a 149.675.000 km.Como resultado de ese largusimo camino, la Tierra viaja a unavelocidad de 29,5 kilmetros por segundo, recorriendo en unahora 106.000 kilmetros, o 2.544.000 kilmetros al da.




El movimiento de revolucin de la Tierra alrededor del Soluna vez al ao se realiza en una rbita elptica, de bajaexcentricidad. Su apartamiento con respecto a unacircunferencia es slo del 1.7 % (el plano sobre el cual sedesarrolla este movimiento se denomina eclptica).

La Tierra est ms cerca del Sol en enero (perihelio) y ms lejos en julio (afelio): la distancia Tierra- Sol en el perihelio es de 142.700.000 kilmetros y la distancia Tierra-Sol en elafelio es de 151.800.000 kilmetros.

El Eje de rotacin de la Tierra estinclinado 23.5 desde la lneaperpendicular al Plano de la Eclptica.Esta inclinacin es la misma encualquier punto de la rbita de laTierra alrededor del Sol

El Eje de rotacin de la Tierra est inclinado 23.5 desde la

lnea perpendicular al Plano de la Eclptica. Esta inclinacin es la misma en cualquier punto

de la rbita de la Tierra alrededor del Sol


Vista de la Tierra desde una posicin en el espacio por encimadel Polo Norte (punto amarillo) durante el solsticio de verano,el solsticio de invierno y durante los dos equinoccios.


Durante el solsticio de junio el Polo Norte de la Tierra seencuentra inclinada 23,5 grados hacia el Sol en relacincon el crculo de la iluminacin. Este fenmeno mantiene atodos los lugares por encima de una latitud de 66.5 Nortecon 24 horas de luz solar, mientras que los lugares pordebajo de una latitud de 66.5 Sur se encuentran en laoscuridad. El Polo Norte est inclinado 23,5 grados del Solen relacin con el crculo de la iluminacin durante elsolsticio de diciembre. En esta fecha, todos los lugares porencima de una latitud de 66.5 Norte se encuentran ahoraen la oscuridad, mientras que los lugares por debajo deuna latitud de 66.5 Sur reciben 24 horas de luz.


Durante los equinoccios, el eje de la Tierra no estinclinado lejos ni cerca del Sol y el crculo de la iluminacinatraviesa los polos. Esta situacin no dice que lainclinacin de 23,5 de la Tierra ya no exista. El punto devista del grfico muestra que el Eje de la Tierra estinclinado 23.5 lejos de la vista de ambas fechas.Los crculos rojos mostrados en el grfico son el CrculoPolar rtico


Ejemplo: Las variaciones en la altitud solar al medioda alos 50 Norte, durante el solsticio de junio, equinoccio ysolsticio de diciembre.

50


Las variaciones en la altitud solar al medioda para elEcuadorEcuador durante el solsticio de junio, equinoccio ysolsticio de diciembre.

El punto subsolarsubsolar de la Tierra es el punto en el que el Solparece estar directamente encima durante el medioda. El puntosubsolar se produce en el Ecuador durante los dos equinocciosEn estas fechas, el ecuador est alineado con el plano eclpticay los polos estn alineados con el crculo de iluminacin.


Relacin entre la mxima altura del Sol y la latitud del equinoccioequinoccio(izquierda) y el solsticiosolsticio dede JunioJunio (a la derecha).Los valores rojos a la derecha de las Tierras son las altitudes mximassolares al medioda. Los valores negros a la izquierda de las Tierrasindican la ubicacin del Ecuador, Trpico de Cncer (23,5 N), Trpicode Capricornio (23,5S), Crculo Polar rtico (66,5N) y el CrculoPolar Antrtico (66,5 S). La ubicacin de los Polos Norte y Sur tambinse identifican. Durante el equinoccio, el Ecuador est ubicado en laTierra con un ngulo de 90 hacia el Sol durante el medioda. La alturamxima del Sol disminuye con la latitud, a medida que se aleje delEcuador. Para cada grado de latitud recorrido disminuye la altura mximadel Sol equivalentemente. Durante el equinoccio, tambin se puedecalcular el ngulo de medioda, restando 90 menos la ubicacin de lalatitud.Durante el solsticio de Junio, el Sol est directamente por encima delTrpico de Cncer. Todos los lugares por encima de esta ubicacin tienenuna altura mxima solar de 23,5 arriba de la ubicacin del equinoccio.Los lugares por encima del Crculo rtico reciben 24 horas de luz solar.Por debajo del Trpico de Cncer el ngulo de medioda solar cae un gradode altura por cada grado de latitud recorrido. En el Crculo Polar Antrtico,la mxima altura del Sol se ubica a 0 grados y los lugares al sur de estepunto reciben 24 horas de oscuridad.


UbicacinLatitud

Equinoccio de Marzo

Marzo 20/21

Solsticio de JunioJunio 21/22

Equinoccio de Septiembre

Septiembre 22/23

Solsticio de Diciembre

Diciembre 21/22

90 N 0 grados 23.5 grados 0 grados - 23.5 grados

70 N 20 grados 43.5 grados 20 grados -3.5 grados

66.5 N 23.5 grados 47 grados 23.5 grados 0 grados

60 N 30 grados 53.5 grados 30 grados 6.5 grados

50 N 40 grados 63.5 grados 40 grados 16.5 grados

23.5 N 66.5 grados 90 grados 66.5 grados 43 grados

0 grados 90 grados 66.5 grados 90 grados 66.5 grados

23.5 S 66.5 grados 43 grados 66.5 grados 90 grados

50 S 40 grados 16.5 grados 40 grados 63.5 grados

60 S 30 grados 6.5 grados 30 grados 53.5 grados

66.5 S 23.5 grados 0 grados 23.5 grados 47 grados

70 S 20 grados -3.5 grados 20 grados 43.5 grados

90 S 0 grados - 23.5 grados 0 grados 23.5 grados

Mximas altitudes solares para latitudes seleccionadas durante los dos solsticios y equinoccios



Coordenadas Geogrficas de Crdoba

31 25 0 S64 11 0 O

-31.416667-64.183333


A medida que crece la latitud en valor absoluto, la curvatura de la Tierratiene el efecto de inclinar al observador alejndolo de la direccin deincidencia de la radiacin solar

Para compensar este efecto se levanta la superficie captora hacia elEcuador con lo cual se logra el efecto de reducir la latitud en el ngulode inclinacin

Energas Renovables I - Prepar: Emilio Gudemos


Esta variacin en la distancia produce una variacin de tiposinusoidal en la intensidad de la radiacin solar quealcanza la atmsfera terrestre

D es el ordinal del da julianoro la distancia media Tierra-Sol y rD la correspondiente al da D


El eje de la Tierra est inclinado 23.45 (2327')con respecto al plano de la eclptica. Esto produceuna variacin del ngulo formado entre laradiacin solar y el plano del Ecuador, la que esconocida como declinacin d , que es responsablede las cuatro estaciones, los dos solsticios (d =+23.45, cuando los rayos solares incidenperpendicularmente a un paralelo denominadoTrpico de Cncer , y d = -23.45 cuando caenperpendiculares al Trpico de Capricornio) y losdos equinoccios (d = 0, das en que los rayossolares caen perpendiculares al eje terrestre; all entodos los lugares de la tierra, a excepcin de lospolos, el Sol sale por el este y se pone por el Oestey el da tiene una duracin de 12 horas, lo mismoque la noche).


La orientacin puede especificarse dando elngulo de inclinacin b y el ngulo acimutal g .

La caracterstica fundamental de una superficie captora es su orientacin relativa al Sol


El ngulo acimutal de la superficie g(comprendido entre la normal a la superficie y elplano meridiano local) ubica su origen mirandohacia el Norte en hemisferio Sur

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