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Aspectos fsicos de la radiacin
solar.
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Antonio J. Martnez
Produccin de
energa solar
Transmisin de
energa solar
Aspectos fsicos de la radiacin solar
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
La clave para entender la produccin de energa en el Sol est
en
los procesos radiactivos basados en la energa nuclear
de Fusin.
La transformacin de hidrgeno en helio en el interior del Sol
da
lugar al nuevo elemento a una considerable cantidad de
energa segn la frmula:
2cmE
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
( H) Hidrgeno
( H) Deuterio
( H) Tritio Helio ( He)
+
Energa
1
1
Nmero msico
Nmero atmico
2
1
3
1 4
2
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Aspectos fsicos de la radiacin solar
Conduccin Conveccin
Radiacin
Transmisin de energa
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
Como resultado del proceso de
generacin de energa se producen
rayos gamma y
neutrinos.
Segn el proceso de combustin
que se desarrolla dentro del ncleo
solar la vida del Sol puede
extenderse durante 10.000
millones de aos. Al encontrarse a
la mitad de su vida el 50% de esta combustin ya se ha
producido.
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
La radiacin ser la forma en la que se traslada la energa
trmica o calorfica a travs del vaco y el espacio libre entre
molculas.
Si el cuerpo es negro, absorber toda la energa radiante sobre
l.
Cuando existe equilibrio trmico un cuerpo emite una cantidad
de
energa igual a la que absorbe, por este motivo un buen
captador
de radiacin es tambin un buen emisor de radiacin.
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Frecuencia baja
Gran longitud de onda
Frecuencia alta
Baja longitud de onda Longitudes de onda del espectro
electromagntico
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
La energa solar llega a la Tierra en
forma de ondas electro-
magnticas que son capaces de desplazarse por el espacio en
cualquier direccin y sin ningn tipo
de soporte.
La radiacin puede descomponerse
en rayos infrarrojos, la luz y los rayos
ultravioletas, que viajan en el espacio
en las proporciones que figuran en la
tabla siguiente:
Rayos gamma Rayos ultravioletas Luz visible Rayos
Infrarrojos
W/m2 % W/m2 % W/m2 % W/m2 %
14 1 54 4 662 49 620 46
Constante solar (C = 1.370 W/m2)
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
Las ondas electromagnticas estn asociadas a un fenmeno
fsico vibratorio que se representa en forma de ondas, cada onda
lleva implcita una cantidad de energa que es directamente
proporcional a
la frecuencia o ritmo de oscilacin. La ecuacin de Plank expresa
esta
relacin en la siguiente ecuacin:
fhE
Siendo E la energa;
h la constante de Plank que tiene un valor de 6,62410-34Js, f la
frecuencia vibratoria expresada en hercios (Hz).
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
f
1
f
c
Otro parmetro caracterstico de las radiaciones es la longitud de
onda, sta es inversamente proporcional a la frecuencia y tiene la
relacin
siguiente:
Para realizar el estudio en relacin a la
velocidad de la luz, que sera el caso que nos ocupa,
sustituiremos en la
siguiente expresin:
Donde l es la longitud de onda, c es la velocidad de
desplazamiento, en este
caso la de la luz a 300.000 km/s y f es la frecuencia vibratoria
expresada en hercios (Hz). La longitud de onda es el espacio que
ocupa una
onda al realizar el ciclo completo.
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
La constante solar (C = 1.370 W/m2) que llega al planeta Tierra
no es la que finalmente alcanza la superficie terrestre, puesto que
la
atmsfera terrestre atena la radiacin solar debido a la
reflexin,
absorcin y difusin que los componentes atmosfricos (molculas de
aire, ozono, vapor de agua, CO2, aerosoles, etc.) producen
sobre la radiacin solar.
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Antonio J. Martnez
Ley inversa al cuadrado Radiacin solar = P (W)/d2
r: 700.000 Km
Radiacin solar en superficie: 63 MW/m2
150.000.000 km
dT = 150.000.000/700.000 = 214 Radiacin solarT = 63 MW/m2 / 2142
= 1.375 W/m2
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
En la superficie terrestre, en un plano horizontal, un da claro
al medioda la radiacin alcanza un valor mximo de unos 1.000
W/m2.
Este valor depende del lugar y, sobre todo, de la nubosidad. Si
se suma toda la radiacin global que incide sobre un lugar
determinado en
un periodo de tiempo definido (hora, da, mes, ao) se obtiene la
energa
en kWh/m2 (o en MJ/m2). Este valor es diferente segn la regin a
que
hagamos referencia.
Irradianciadirecta Irradiancia
difusa
Irradianciade Albedo
Irradianciadirecta
Difusin por molculas de aire
Difusin por aerosoles
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
Rayos gamma Rayos Ultravioleta Luz Visible Rayos Infrarrojos
Total
1 W/m2 16 W/m2 360 W/m2 513 W/m2 1.000 W/m2
Radiacin solar a nivel del Mar
La disminucin de la radiacin depender del espesor de la
atmsfera,
La latitud, la hora del da, la climatologa y la altura sobre el
nivel del mar
Radiacin solar (W/m2) = Potencia
Irradiacin solar (Wh/m2) = Energa, Trabajo
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
Radiacin Solar
sobre la
Superficie
de Mlaga en distintas
horas durante un da del
mes de Julio
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Antonio J. Martnez
Aspectos fsicos de la radiacin solar
Las principales regiones espaolas se distribuyen entre los 43,4
N de
Asturias y los 28,5 N de Santa Cruz de Tenerife.
En estas regiones se produce una irradiacin, como no poda ser de
otra
forma, muy dispar.
En Asturias la media anual se cifra en 1.103 kWh, mientras que
en Santa
Cruz de Tenerife la media anual se eleva hasta los 1.940
kWh.
Esto significa que la misma instalacin en un emplazamiento
geogrfico o
en otro producira un diferencial de 837 kWh al ao.
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Antonio J. Martnez
Fin del tema de Aspectos fsicos de la radiacin solar
Aspectos fsicos de la radiacin solar
