ALTURA SOLAR

ÁMBITOS DE MONTAÑA
CARACTERÍSTICAS RELEVANTES
· Altitud
· Inclinación
· Orientación
· Aspecto/forma
· Posición relativa
MODIFICACIÓN
BALANCES
· Energía
· Agua
MODIFICACIÓN
CIRCULACIÓN
DEL AIRE
ALTERACIÓN
ELEMENTOS CLIMÁTICOS
· Temperatura
· Precipitación
· Nubosidad
· Viento
· Humedad
· Evaporación
MOSAICO DIVERSO
DE TOPOCLIMAS
BALANCE DE ENERGÍA
BALANCE DE RADIACIÓN
ONDA CORTA
BALANCE DE CALOR
ONDA LARGA
RADIACIÓN ENTRANTE
Ángulo de incidencia
Efectos de sombras
RADIACIÓN SALIENTE
GEOMETRÍA SOLAR
Posiciones relativas que la tierra y el sol
mantienen en cada instante
Suposición de partida
La tierra está
quieta
El sol se desplaza por la
ESFERA CELESTE
La iluminación y la
radiación
solar
incidente dependen
del lugar que ocupe
el sol en la esfera
celeste.
Localización del sol en la esfera
COORDENADAS
SOLARES
Origen: Plano del horizonte
ALTURA SOLAR (h)
ACIMUT (Az)
Ángulo formado entre el sol
y el plano del horizonte
Ángulo formado entre la
proyección del sol sobre el
horizonte y la dirección Sur
VARIACIONES DE LAS COORDENADAS SOLARES
HORA
DÍA
ÁNGULO HORARIO (H)
DECLINACIÓN (δ)
Ángulo que debe recorrer la
tierra en el movimiento de
rotación
para
llevar
al
meridiano del punto bajo el sol.
Ángulo formado entre el sol y el
plano ecuatorial.
Positivos
por
la
mañana
0º
a
las
12 h
Cálculo: 15º/h
Negativos
por
la
tarde
Semestre
Veraniego
Positivo
Solsticio =
23º45’
Equinoccios
=
0
Semestre
invernal
negativo
Solsticio =
-23º45’
Valor fijo para cada día del año
COORDENADAS ECUATORIALES
EFECTO DE SOMBRA DE UN OBSTÁCULO
DE LONGITUD INFINITA
LONGITUD DE LA SOMBRA
ALTURA DEL OBSTÁCULO
(A mayor altura,
mayor sombra)
ALTURA DEL SOL
(A mayor altura,
menor sombra)
S
Sombras cortas con
gran altura solar:
· Verano
· Horas centrales
del día
Cálculo
L = B / tg h; donde:
L =Longitud de la sombra
B = Altura del obstáculo
H = Altura solar
DIRECCIÓN DE LA SOMBRA
ACIMUT DEL SOL
La sombra se proyecta en
dirección contraria al
acimut del sol
ACIMUT DEL OBSTÁCULO
El obstáculo debe estar situado en la
proyección del rayo solar.
EFECTO DE SOMBRA DE UN OBSTÁCULO
SOBRE UN PUNTO
· Altura del sol
· Altura del obstáculo
·Distancia entre el punto
y el obstáculo
El punto estará en
sombra
cuando
su
distancia al obstáculo
sea inferior a la longitud
de
la
sombra
proyectada por éste.
Longitud de la sombra proyectada
Punto en sombra
Punto sin sombra
· Acimut del sol
· Acimut del obstáculo
· Acimut del punto
El punto estará en sombra
siempre que el obstáculo se
sitúe entre el punto y el sol.
LA DELIMITACIÓN DEL OBSTÁCULO
CÁLCULO DEL ACIMUT DE LOS LÍMITES DEL
OBSTÁCULO
P
h1
Tang h1 = OP’/PP’
h2
Tang h2 = O’P’/PP’
Ubicación en la
carta solar
O
P’
O’
CÁLCULO FINAL DE LAS SOMBRAS
SELECCIÓN EN LA CARTA SOLAR DE LA
ORIENTACIÓN DEL PUNTO
UBICACIÓN DEL OBSTÁCULO
EN SU ORIENTACIÓN
PROCESO DE CÁLCULO DE LAS SOMBRAS
EJERCIDAS POR UN OBSTÁCULO SOBRE UN PUNTO
1. CÁLCULO DE LA CARTA SOLAR DE P
2. DELIMITACIÓN DE LA ORIENTACIÓN DE P
3. CÁLCULO DE h0 Y SELECCIÓN DE LA CURVA
CORRESPONDIENTE
4. CÁLCULO DE h1 Y h2
5. DELIMITAR EL OBSTÁCULOEN LA CURVA DE
h0 .
6. SITUAR LA CURVA DE h0 DELIMITADA EN EL
ACIMUT DEL OBSTÁCULO
7. CÁLCULO DEL EFECTO DE SOMBRA
LA RADIACIÓN DE ONDA CORTA DIRECTA
INCIDENTE EN UNA SUPERFICIE
S = Si * cos θ ,
donde:
S = densidad de flujo radiante incidente sobre la
superficie.
Si = densidad de flujo radiante perpendicular al
rayo solar
θ = Angulo formado entre el rayo solar y la
normal a la superficie.
p = pendiente
h = ángulo formado
entre el rayo solar y la
superficie horizontal
θ = ángulo formado
entre el rayo solar y la
normal a la superficie
Z = ángulo cenital
(ángulo formado entre
el rayo solar y el cenit).
Si θ = 0
cos θ= 1
S = Si
Rayo solar perpendicular
Si θ < 0
cos θ < 1
Rayo solar oblicuo
S < Si
LA RADIACIÓN INCIDENTE EN SUPERFICIES INCLINADAS
SUPERFICIES
HORIZONTALES
θ = 90- h
S = Si * sen h
SUPERFICIES
INCLINADAS
θ = 90 – (h + p)
cosθ= cosp * cosZ +
senp * senZ * cos (A – Ap)
EL EFECTO DE LA TRAVESÍA ATMOSFÉRICA
Ssup = Sext · ctm,
Donde:
Ssup = densidad de flujo radiante en la superficie
Sext = densidad de flujo radiante en el límite exterior de la
atmósfera
Ct = coeficiente de transparencia atmosférica (0,5 – 0,9)
m = 1/senh
PROCESO DE OBTENCIÓN DE S PARTIENDO DE LA
CONSTANTE SOLAR.
CONSTANTE SOLAR (SCS)
Radiación solar incidente sobre una superficie normal a
ella, fuera de la atmósfera y a la distancia media entre la
tierra y el sol.
SCS= 1.367 W/m2
FASES DEL CÁLCULO
1. Cálculo de la radiación solar extraterrestre ( Sext).
Sext= SCS· sen h;
2. Cálculo de la radiación sobre una superficie
horizontal, una vez atravesada la atmósfera.
Ssup = Sext ·ctm;
3. Cálculo de la radiación solar incidente en una
superficie inclinada.
Sinc = Ssup · cos θ
Ejemplo de cálculo de S para Sevilla el 21 de junio a las 12 horas en
diferentes condiciones de pendiente.
Condiciones comunes y generales
SCS= 1.367 W/m2 , h = 76º , ct = 0,7
1. Superficie horizontal.
2. Superficie a 45ºS
3. Superficie vertical sur
INFLUENCIA DE LA TOPOGRAFÍA EN EL VIENTO
1. MODIFICACIÓN DE VIENTOS PREEXISTENTES
2. GÉNESIS DE VIENTOS PROPIOS
Diferencias térmicas espaciales
Gradientes de temperatura y de presión horizontales
Condiciones idóneas
Anticiclón
Valle recto N-S
LAS BRISAS DE MONTAÑA Y VALLE
DÍA
NOCHE
Laderas recalentadas
Enfriamiento valle
+
Gravedad
Brisas ascendentes
(anabáticas)
Brisas descendentes
(catabéticas)
- V = 2-4 m/seg
- Vmax a 20-40 m.
- Nubes anabáticas
en crestas
- V = 2-3 m/seg
Vientos de valle
Vientos de montaña
Vientos antivalle de
retorno.
- Empujes intermitentes
- Más
intensos
en
superficies heladas y
nevadas
Viento del glaciar (día)
(0-5 Kms)
INVERSIONES TÉRMICAS EN VALLES
ORIGEN
Drenaje de aire frío hacia el fondo del valle
Estratificación estable
Inversión térmica
MANIFESTACIONES
1. Aire descendente menos frío que el fondo del valle: ondas
de gravedad
2. Descenso de la temperatura por debajo del punto de
rocío: Nieblas de valle
3. Descenso de la temperatura por debajo del punto de
congelación: Bolsas de hielo (Frost pockets).
ESTRATIFICACIÓN TÉRMICA EN EL VALLE
1. Base: Bolsa de hielo
2. Centro de las laderas: Cinturón térmico
3. Parte superior: Reconstitución del gradiente térmico
normal
DESTRUCCIÓN DE LA INVERSIÓN
Calentamiento progresivo a lo largo del día.