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CAPITULO III RADIACIÓN SOLAR. Este capítulo explicará lo que es la radiación solar, algunas características generales del sol, además algunas definiciones de parámetros de medición solar. Se describen los componentes de la radiación solar, los fenómenos que los generan y los instrumentos mas comunes en la medición de cada uno de ellos. III.1 Conceptos básicos de radiación. III.1.1 ¿Qué es? Se conoce como radiación al “proceso físico por medio del cual se transmite energía en forma de ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz (300,000 km./s). No requiere de algún medio para su propagación.” [8]. La actinometría es el estudio y

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  • CAPITULO III

    RADIACIN SOLAR.

    Este captulo explicar lo que es la radiacin solar, algunas caractersticas generales

    del sol, adems algunas definiciones de parmetros de medicin solar. Se describen los

    componentes de la radiacin solar, los fenmenos que los generan y los instrumentos mas

    comunes en la medicin de cada uno de ellos.

    III.1 Conceptos bsicos de radiacin.

    III.1.1 Qu es?

    Se conoce como radiacin al proceso fsico por medio del cual se transmite energa

    en forma de ondas electromagnticas que viajan a la velocidad de la luz (300,000 km./s).

    No requiere de algn medio para su propagacin. [8]. La actinometra es el estudio y

  • medida de la intensidad de las radiaciones en general y de las radiaciones solares en

    particular.

    La luz es una de las formas de energa radiante que nuestros sentidos pueden

    percibir directamente. La otra forma es la energa calrica infrarroja. Sin embargo hay

    diversas manifestaciones de la radiacin, dependiendo de la longitud de onda de sta. Estas

    diferentes manifestaciones son utilizadas por el hombre en campos tan diversos como las

    comunicaciones, la medicina y el rea militar.

    10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 101 1-15 -13 -11 -9 -7 -5 -3 -1 2 4 6 8

    Rayos GammaRayos X

    Ultravioleta

    Luz Visible

    Infrarrojo Ondas de Radio

    MicroondasRadar

    Radio onda corta

    TVRadio FM

    RadioAM

    Ondas de Radio

    Longitudde Onda

    en Metros

    Tipo deRadiacin

    Figura 3.1. Escala representativa del espectro electromagntico.

    El sol es la fuente de radiacin que el hombre conoce desde que tiene uso de la

    razn, aunque otros fenmenos csmicos y fsicos tambin tienen la facultad de emitir

    ondas electromagnticas, las cuales han sido estudiadas ampliamente. Se puede decir del

    sol que es una esfera de gases inmensamente calientes con un dimetro de 1.39X109 m. La

    temperatura en la fotosfera es de 5777 K, calculada con el modelo radiativo del cuerpo

    negro; la temperatura, obviamente estimada, en la regin del centro se encuentra entre

    8X106 y 40X106 K; con una densidad de alrededor 100 veces ms que la del agua [6].

    La excentricidad de la rbita terrestre es tal que la distancia entre el sol y la tierra

    vara por 1.7%. La radiacin emitida por el sol y las relaciones geomtricas entre el sol y la

    tierra dan por resultado que la cantidad de radiacin que incide sobre la atmsfera terrestre

    sea casi constante. Esto ha dado lugar a la definicin de la llamada constante solar.

    La constante solar, Gsc ( = 1353 W/m), es el flujo de energa proveniente del sol

    que incide sobre una superficie perpendicular a la direccin de propagacin de la radiacin

  • solar, ubicada a la distancia media de la radiacin al sol, fuera de toda atmsfera. Es decir,

    la constante solar se refiere a una cantidad de energa que incide en un rea unitaria en un

    instante de tiempo. En donde esta superficie hipottica es perpendicular o normal a la

    direccin de propagacin de la luz, y adems se encuentra a una distancia media de la tierra

    al sol, fuera de la atmsfera, para evitar que los fenmenos fsicos y qumicos que ocurren

    en ella atenen la radiacin.

    Es conveniente recalcar la diferencia que existe entre la energa que emite el sol

    (radiacin de onda corta) y la radiacin que emite un cuerpo terrestre o atmosfrico

    (radiacin de onda larga). La radiacin solar esta comprendida entre las longitudes de onda

    de 0.3 a 3.0 m, de ah su nombre de radiacin de onda corta. Se presenta durante el da y

    tiene una gran importancia para el sostenimiento de la vida. Dentro de esta clasificacin

    tambin se encuentra la radiacin reflejada o refractada por cuerpos terrestres o

    atmosfricos que proviene del sol. Por otra parte, la radiacin terrestre esta comprendida

    entre longitudes de onda de 4.0 a 100 m y es la emitida por los cuerpos terrestres

    (slidos, lquidos y gases) y atmosfricos. Esta radiacin se presenta constantemente.

    III.1.2 Distribucin espectral de la radiacin extraterrestre.

    La suma de la energa total en el espectro solar es conocida como la distribucin

    espectral de radiacin extraterrestre. La figura 3.2 muestra la distribucin de la radiacin

    solar, donde se observa una clara tendencia en el intervalo del visible y los intervalos

    carcanos al visible, aunque el sol emite radiacin en toda la gama del espectro

    electromagntico, desde los rayos gamma hasta las ondas de radio; sin embargo para los

    fines del aprovechamiento de su energa slo es importante la llamada radiacin trmica,

    que incluye el visible, el ultravioleta y el infrarrojo. La fotsfera se encuentra a unos 6000

    K, por lo que emite un cierto flujo de energa correspondiente a esa temperatura.

    III.1.3 Tipos de radiacin.

    La radiacin extraterrestre que llega a la superficie terrestre est sujeta a las

    condiciones fsicas del sol y a las variaciones geomtricas. Lo primero es por la variacin

    de la radiacin emitida por el sol y lo segundo por que la rbita que describe la tierra

    alrededor del sol no es circular, sino cuasi-elptica. El 4 de enero la tierra se encuentra en la

  • mnima distancia al sol (perihelio) y es entonces cuando recibe la mxima radiacin

    extraterrestre; alrededor del 1 de julio se encuentra en la mxima distancia al sol (afelio) y

    entonces la radiacin extraterrestre es mnima.

    Figura 3.2. Distribucin del espectro solar.

    La ecuacin que describe el flujo de energa sobre un plano normal en la radiacin

    solar extraterrestre a lo largo del ao es:

    G Cosn

    on = +( . )1 0 033360365

    donde Gon es el flujo de radiacin extraterrestre medida en un plano normal a la radiacin

    y n es el nmero del da del ao, o bien, el da juliano (ver Tabla 3.1.).

    III.1.4 Algunas definiciones importantes.

    Masa de aire: es el radio de la masa de la atmsfera a travs de la cual el haz de radiacin

    pasa a la masa, esta pasara totalmente si estuviera en el cenit por lo tanto en el nivel del

  • mar m = 1 cuando el sol est en el cenit y m = 2 para el ngulo de cenit de z de 60. Para

    ngulos de cenit de 0 a 70 en el nivel del mar a una buena aproximacin es:

    mCos z

    = 1

    Para ngulos ms altos el efecto de la curvatura de la tierra llega a ser significante y debe

    ser tomado en cuenta para una discusin ms completa.1

    Tabla 3.1. Tabla para calcular n (da juliano).

    Mes n para el i-simo da del mes (sumar 1 a los das no sombreados en aos bisiestos).

    Enero iFebrero 31 + iMarzo 59 + iAbril 90 + iMayo 120 + iJunio 151 + iJulio 181 + iAgosto 212 + iSeptiembre 243 + iOctubre 273 + iNoviembre 304 + iDiciembre 334 + i

    Irradiancia: es la rapidez de incidencia de energa radiante sobre una superficie, por unidad

    de rea. Para expresarla se utiliza la letra G junto con los subndices adecuados: Go, Gb, Gd,

    para la irradiancia extraterrestre, directa y difusa. Las unidades comunes para este trmino

    son de W/m. Note que la irradiancia indica claramente que la radiacin es un fenmeno

    que transcurre en el tiempo, en un instante dado.

    Irradiacin: la cantidad de energa que incide sobre la unidad de rea en un perodo de

    tiempo dado; es decir es la integral de la irradiancia durante tal perodo. Se usa la letra I

    1 ver Robinson (1966), Kondatyev (1969), o Garg (1982).

  • para indicar la insolacin horaria, y H para la insolacin que incide en un da. Las unidades

    correspondientes ms comunes son J/m.

    Tiempo solar: es el tiempo basado en el movimiento angular aparente del sol en el cielo; el

    medioda solar ocurre cuando el sol atraviesa el meridiano del observador.

    El tiempo solar es el tiempo usado en todas las relaciones de sol y ngulos. El

    tiempo local no coincide con el solar. Para convertir el tiempo estndar a tiempo solar se

    realizan dos correlaciones. La primera es corrigiendo por la diferencia de longitudes entre

    la que se encuentra el observador y en la que est basado el tiempo. El sol tarda 4 minutos

    en desplazarse 1 de longitud. La segunda correccin es de la ecuacin del tiempo

    considera las perturbaciones en el tiempo de rotacin de la tierra el cual afecta el tiempo en

    que el sol cruza el meridiano del observador. La diferencia en minutos entre el tiempo solar

    y el estndar es:

    Tiempo solar Tiempo local L L Est loc = +4( )

    donde Lst es el meridiano estndar para el cual est basado el tiempo local y Lloc es la

    longitud del lugar en cuestin (en grados) y E es una ecuacin del tiempo en minutos, que a

    continuacin se muestra.

    E B B

    B B

    = +

    229 2 0 000075 0 001868 0 032077

    0 014615 2 0 04089 2

    . ( . . cos .

    . cos . )

    sen

    sen

    donde: B n= ( )1 360365

    y n es el da del ao (Tabla 3.1.).

    III.2 La atmsfera y como influye en la radiacin solar.

    Se conoce como atmsfera a la delgada capa de gases que rodean a la tierra,

    compuesta principalmente por O2, N2, CO2, agua y pequeas partculas de polvo y slidos

  • suspendidos. Cuando la radiacin solar directa alcanza la atmsfera, una parte de lla es

    absorbida y otra es dispersada. El grado en que la radiacin es dispersada depende de la

    transmisividad de los gases y slidos que conforman la capa gaseosa.

    La dispersin de la radiacin solar cuando pasa a travs de la atmsfera es causada

    por la interaccin de los rayos con las molculas de aire, el agua (en forma de vapor y

    pequeas gotas) y el polvo. El grado con el cual se produce la dispersin es una funcin del

    nmero de partculas a travs de las que debe pasar la radiacin y del tamao de las

    partculas relativo a la longitud de onda (). La distancia que debe recorrer la luz del sol a

    travs de las molculas de aire esta descrita por la masa de aire (m). Las partculas de agua

    y polvo encontradas por la radiacin dependen de la masa de aire y de las cantidades de

    polvo y humedad -dependientes del tiempo y la localizacin- presentes en la atmsfera.

    Los efectos de la atmsfera en la dispersin y la absorcin de la radiacin son

    variables con respecto al tiempo, as como con las condiciones atmosfricas y los cambios

    de la masa gaseosa. Es til definir entonces un cielo claro comn. Hottel (1976) present

    un mtodo para estimar la radiacin directa transmitida a travs de atmsferas claras, el

    cual toma en cuenta el cenit del ngulo y la altitud para una atmsfera normal y para cuatro

    tipos climatolgicos [5].

    III.3 Componentes de la radiacin solar.

    Para entender el significado de los diferentes datos de radiacin solar que se utilizan

    comnmente en trabajos e investigaciones solares, es necesario comprender a que se

    refieren dichos datos. Aqu se tratar de explicar las diferentes componentes de inters de la

    radiacin solar y los instrumentos ms comunes para su medicin.

    Radiacin directa.

    Se conoce como radiacin directa, o rayo, a la radiacin recibida del sol que no ha

    sido absorbida ni dispersada. La radiacin solar que se mide fuera de la atmsfera es en su

    totalidad radiacin directa, ya que no hay presencia de cuerpos o fenmenos que

    modifiquen su trayectoria. Sin embargo, cuando los rayos del sol cruzan la atmsfera, una

  • parte de ellos son absorbidos o dispersados y el resto logra tocar la superficie terrestre en

    forma directa.

    Existen varias maneras de describir la cantidad de radiacin directa que llega a la

    tierra, dependiendo de la orientacin en que se ubica el plano sensor. Se conoce como

    direccin de la radiacin directa a las relaciones geomtricas entre un plano y cualquier

    orientacin particular relativa a la tierra en cualquier momento (ya sea que el plano est fijo

    o mvil relativo a la tierra) y la radiacin solar directa incidente. Esto es, la posicin del sol

    relativa a ese plano, y puede ser descrita en trminos de algunos ngulos. Estos son:

    Latitud: la localizacin angular al norte o sur del ecuador, norte positivo; -90 90

    Declinacin: la posicin angular del sol en el medioda solar (Cuando est en el meridiano

    local) con respecto al plano del ecuador, norte positivo; -23.45 23.45.

    Inclinacin: el ngulo entre el plano de la superficie en cuestin y la horizontal; 0

    180.

    ngulo acimut de superficie: la desviacin de la proyeccin sobre un plano horizontal de la

    normal a la superficie del meridiano local, con cero al sur, negativo al este, positivo al

    oeste; -180 180.

    Angulo horario: el desplazamiento angular del sol este a oeste del meridiano local debido a

    la rotacin de la tierra sobre su eje a 15 por hora; negativo en la maana, positivo por la

    tarde.

    Angulo de incidencia: el ngulo entre el rayo directo sobre una superficie y la normal a esa

    superficie.

    Para propsitos de diseo de procesos solares y clculos de comportamiento, es

    necesario calcular la radiacin horaria sobre una superficie inclinada de un colector a partir

    de mediciones o estimaciones de radiacin solar sobre una superficie horizontal. Los datos

    ms disponibles son la radiacin total por horas o da sobre una superficie horizontal,

    mientras que la necesidad es para radiacin directa o difusa en el plano de un colector.

  • El instrumento de medicin ms comnmente utilizado para medir la radiacin

    directa es el pirhelimetro. Este instrumento emplea un detector colimado para medir la

    radiacin solar que proviene directamente del sol y de una pequea porcin del cielo

    alrededor del sol con una incidencia normal.

    El primer instrumento estndar para la medicin de radiacin solar fue el

    pirhelimetro de flujo de agua, diseado por Abbot en 1905. Este instrumento usa una

    cavidad cilndrica de cuerpo negro para absorber la radiacin que es admitida a travs de un

    tubo colimado. El agua fluye alrededor y sobre la cavidad de absorcin y la medicin de su

    temperatura y velocidad de flujo provee los medios para determinar la energa absorbida. El

    diseo fue modificado por Abbot en 1932 para incluir el uso de dos cmaras trmicas

    idnticas, dividiendo el agua de enfriamiento entre ellas y calentando elctricamente una de

    ellas mientras la otra es calentada por la radiacin solar. Cuando el instrumento es ajustado

    para hacer que el calor producido sea igual en las dos cmaras, la entrada de electricidad es

    una medida de la energa solar absorbida.

    Los pirhelimetros estndares no son fciles de usar, por lo que se han establecido

    instrumentos estndar secundarios para calibrar los instrumentos de campo. Los

    instrumentos operacionales o de campo estn calibrados contra estndares secundarios y

    son la fuente de la mayora de los datos sobre los cuales deben estar basados los diseos de

    ingeniera de procesos solares. Aqu se describen brevemente dos de llos, el pirhelimetro

    Eppley de incidencia normal (NIP) y el actinmetro Kipp & Zonen. El NIP Eppley es el

    ms comn en EUA, mientras que el de mayor uso en Europa es el Kipp & Zonen.

    El detector del NIP Eppley est al final del tubo colimado, el cual contiene varios

    diafragmas y est ennegrecido en su interior. En la figura 3.3 se puede ver un corte

    transversal de un NIP Eppley. El detector es una termopila de uniones mltiples cubierto

    con negro ptico Parsons; est provisto con compensacin de temperatura para minimizar

    su sensitividad a las variaciones en la temperatura ambiente. El ngulo de apertura del

    instrumento es de 5.7; as el detector recibe la radiacin del sol y de un rea de cielo

    circunsolar de dos ordenes de magnitud mayor que la del sol.

  • Ventana

    Baffle

    Tubo doble

    Mirilla deAlineacin

    Conector desalida

    Termopila deBobinado tipo

    EG

    Soporte defiltros

    Filtro

    Figura 3.3. Seccin transversal del Pirhelimetro de Incidencia Normal.

    El Actinmetro Kipp & Zonen esta basado en el diseo de Linke-Feussner y utiliza

    una termopila de constantn-manganina de 40 uniones, con las uniones calientes calentadas

    por la radiacin y las uniones fras en buen contacto trmico con el cuerpo del instrumento.

    En estos equipos el ensamble de diafragmas y cuerpo de cobre tienen una capacidad

    trmica muy grande, de rdenes de magnitud mayores que las uniones calientes. Con la

    exposicin a la radiacin solar, las uniones calientes alcanzan rpidamente temperaturas

    mayores que las uniones fras; la diferencia en las temperaturas provee una medicin de la

    radiacin.

    Radiacin difusa.

    Es la radiacin solar recibida en la superficie terrestre despus que su direccin ha

    sido cambiada por la dispersin en la atmsfera.

    La radiacin que incide sobre una superficie tambin consiste de radiacin solar

    dispersa proveniente del cielo y posiblemente la radiacin solar reflejada por la tierra. Dado

    que la radiacin difusa se presenta cuando los rayos solares penetran la atmsfera, es aqu

    donde se presentan los dos fenmenos relacionados con la magnitud de la radiacin difusa:

    Dispersin. Como se mencion anteriormente, la interaccin de los rayos solares

    con las molculas de aire y partculas de polvo provocan la dispersin de tales rayos; esta

  • manifestacin es dependiente del tamao y cantidad de cuerpos y molculas. Las molculas

    de aire son muy pequeas con relacin a la longitud de onda de la radiacin solar y la

    dispersin se produce de acuerdo con la teora de Rayleigh (el coeficiente de dispersin

    vara con -4). La dispersin de Rayleigh es significante solo a longitudes de onda cortas;

    con =0.6 m tiene poco efecto en la transmitancia atmosfrica. El polvo y el agua en la

    atmsfera tienden a formar partculas mas grandes debido a la agregacin de molculas de

    agua sobre partculas de polvo de diversos tamaos. Estos efectos son mas difciles de

    tratar que los efectos de Rayleigh, ya que la naturaleza y cantidad de polvo y partculas de

    humedad en la atmsfera son altamente variables con la localizacin y el tiempo.

    Absorcin. La absorcin de la radiacin en la atmsfera en el espectro de energa

    solar es debida mayormente al ozono (O3) en la regin ultravioleta, y al vapor de agua y al

    bixido de carbono (CO2) por bandas en la regin infrarroja. Hay una absorcin casi

    completa de la radiacin de onda corta por el ozono en la atmsfera superior a por debajo

    de 0.29 m. La absorcin por el ozono disminuye cuando est por encima de 0.29 m;

    hasta 0.35 m no hay absorcin, pero hay una banda dbil de absorcin por el ozono

    cercana a =0.6 m. Por otro lado, el vapor de agua absorbe fuertemente en bandas en la

    parte infrarroja del espectro solar, centradas a 1.0, 1.4 y 1.8 m. Mas all de 2.5 m, la

    transmisin de la atmsfera es muy baja debido a la absorcin del agua y el CO2 [7].

    Para un amplio rango de aplicaciones en colectores solares, el ngulo equivalente -

    un ngulo que proporciona la misma transmitancia en radiacin difusa con respecto a la

    radiacin directa- es esencialmente de 60. En otras palabras, la radiacin directa incidente

    en un ngulo de 60 tiene la misma transmitancia que la radiacin difusa isotpica

    (radiacin independiente del ngulo).

    Se puede considerar que la radiacin difusa circunsolar tiene el mismo ngulo de

    incidencia que la radiacin directa. La radiacin difusa proveniente del horizonte es,

    comnmente, una pequea contribucin del total de radiacin.

    Las mediciones de radiacin difusa pueden ser hechas con piranmetros comnes

    sombrendolos de la radiacin directa. Esto es usualmente hecho por medio de un anillo

    sombreador, que permite el registro constante de radiacin difusa sin la necesidad de

  • posicionamiento continuo (ver Figura 3.4b). Se necesita hacer ajustes por la declinacin y

    stos se hacen cada cierto tiempo.

    Radiacin global.

    La radiacin global o total es la suma de las radiaciones directa y difusa sobre una

    superficie. Es la medicin mas comn de la radiacin solar (radiacin total sobre una

    superficie horizontal).

    Los instrumentos para medir la radiacin global se conocen como piranmetros y

    es de estos instrumentos de donde proviene la mayora de los datos de radiacin disponible.

    Los detectores para estos instrumentos deben tener una respuesta independiente de la

    longitud de onda sobre el espectro de energa solar. Adems, deben tener una respuesta

    independiente del ngulo de incidencia de la radiacin solar. Los detectores de casi todos

    los piranmetros estan cubiertos con una o dos cubiertas semiesfricas de vidrio para

    protegerlos del viento u otros factores externos; las protecciones deben ser muy uniformes

    en su grosor para no provocar distribuciones irregulares de radiacin sobre los detectores.

    Los piranmetros usados ms comnmente en EUA son el Eppley y el de

    Spectrolab Instruments; en Europa el Moll-Gorczinski, en Rusia el Yanishevskiy y en

    Australia el piranmetro de Trickett-Norris (Groiss).

    El piranmetro de Eppley de 180 fue el instrumento mas comn en los Estados

    Unidos. Utilizaba un detector consistente de dos anillos concntricos de plata; el exterior

    estaba cubierto con xido de magnesio, el cual tiene una alta reflectancia para la radiacin

    en el espectro solar, mientras que el anillo interior estaba cubierto con negro de Parsons,

    con una gran absorbancia. La diferencia de temperatura entre ambos anillos era detectada

    por una termopila y era una medicin de de la radiacin solar absorbida. La simetra

    circular del detector minimizaba los efectos del angulo acimut de superficie sobre el

    instrumento. El detector era puesto dentro de un bulbo de vidrio casi esfrico, el cual tena

    una transmitancia mayor de 0.90 sobre casi todo el espectro solar. Este tipo de piranmetro

    ya no se construye y ha sido reemplazado por otros instrumentos.

  • El piranmetro Eppley blanco y negro utiliza termopilas con uniones calientes y

    fras cubiertas con negro de Parsons y sulfato de bario respectivamente y tiene mayor

    respuesta angular (coseno). Tiene una cubierta de vidrio ptico y una compensacin por

    temperatura para mantener la calibracin dentro de 1.5% sobre un rango de temperatura

    de -20 a 40C.

    El piranmetro Eppley de precisin espectral (PSP) es el instrumento quizs ms

    utilizado en Amrica para medir la radiacin global (o bien la radiacin difusa). Se muestra

    una fotografa en la Figura 3.4a. Este sensor utiliza una termopila como detector, dos

    cubiertas pticas hemisfricas y una compensacin por temperatura que resulta en una

    dependencia en temperatura de 0.5% en el rango de -20 a 40C.[6] Ademas, debido a su

    sensitividad en un amplio rango del espectro, pueden efectuarse mediciones de irradiancia

    en bandas espectrales con el uso de filtros especiales fijos a las cubiertas de cristal.

    El piranmetro de Moll-Gorczynski emplea una termopila de Moll para medir la

    diferencia de temperaturas entre la superficie negra del detector y el cuerpo del

    instrumento. El arreglo de termopila esta cubierto con dos domos semiesfricos

    concntricos de cristal para protegerlo del clima; su caracterstica particular esta en la

    disposicin de su arreglo de termopila, que es rectangular en su configuracin, con los

    termopares dispuestos en linea recta (lo cual resulta en algo de sensitividad al angulo

    acimut de la radiacin).

    Un piranmetro (o pirhelimetro) produce un voltaje proveniente de los detectores

    termopares que es funcin de la radiacin incidente. Se utiliza un potencimetro para

    detectar y registrar esta salida. Los datos de radiacin usualmente deben ser integrados

    sobre algn perodo de tiempo.

    Otra clase de piranmetros, originalmente diseado por Robitzsch, utiliza detectores

    que son elementos bimetlicos calentados por la radiacin solar; el movimiento mecnico

    del elemento es transferido por un arreglo a un registrador de pluma. Estos instrumentos

    tienen la ventaja de ser enteramente movidos por resortes y por lo tanto no requieren

    electricidad. Algunas variaciones del diseo bsico son fabricadas por algunas firmas

    europeas (Fuess, Casella y SIAP). Son ampliamente utilizadas en estaciones aisladas y son

  • la fuente principal de datos de radiacin solar disponibles en regiones fuera de Europa,

    Australia, Japn y Norteamrica. Los datos de estos instrumentos generalmente no son tan

    precisos como los de un piranmetro de termopila.

    Figura 3.4. Piranmetro Eppley de Precisin Espectral, a) para medir radiacin

    global y, b) con la banda sombreadora, para medir radiacin difusa.

    Otro tipo de piranmetro est basado en detectores fotovoltaicos (celdas solares).

    Ejemplos de este tipo son el piranmetro Li-COR LI-200S (Figura 3.5.) y el solarmetro

    Yellott. Estos instrumentos son menos precisos que los de termopila y tienen algunas

    limitaciones en su uso. Tambin son mas baratos y son fciles de usar. La principal

    desventaja de los detectores fotovolticos es su respuesta espectralmente selectiva. LI-COR

    estima que el error introducido debido a la respuesta espectral es de 5% mximo bajo la

    mayora de las condiciones de luz natural y de 3% bajo condiciones tpicas [20].

    Los detectores fotovolticos tienen caracteristicas adicionales de inters. Su

    respuesta a niveles variables de radiacin es esencialmente instantnea y es linear con la

    radiacin. La dependencia con la temperatura es 0.15%/C mximo [17]. El instrumento

    LI-COR tiene acoplado un difusor acrlico, el cual sustancialmente elimina la dependencia

    de respuesta sobre el ngulo de incidencia de la radiacin. La respuesta de los detectores es

    independiente de su orientacin, pero la radiacin reflejada de la tierra y alrededores en

    general tendr una distribucin espectral diferente que la radiacin horizontal y las

    mediciones que se realizan sobre superficies que reciben cantidades significantes de

    radiacin reflejada estar sujeta a errores adicionales.

  • Figura 3.5. Piranmetro Li-COR 200S.

    El piranmetro esfrico Bellani de destilacin esta basado sobre un principio

    diferente. Utiliza un contenedor esfrico de alcohol el cual absorbe la radiacin solar. La

    esfera esta conectada a un tubo receptor condensador calibrado. La cantidad de alcohol

    condensado es una medicin de la energa solar integrada sobre el recibidor esfrico. Los

    datos sobre la energa total recibida por un cuerpo, como la representada por la esfera, son

    de utilidad en algunos procesos biolgicos.