Práctica 4: Medida de la radiación solar en el suelo Alumno: Daniel González Mancebo Daniel González Mancebo Física Ambiental Aplicada Tarea 1. En esta primera tarea nos hemos dedicado a representar la radiación solar incidente sobre un punto geográfico durante 3 días diferentes. Para poder compararlos e interpretarlo mejor hemos realizado varias graficas en por cada día. Vamos a comenzar por exponer los datos obtenidos para el primer día estudiado, el 9 de enero de 1996: Primero hemos realizado una grafica (grafica 1) donde hemos representado la variación de la radiación solar incidente, la radiación solar difusa y la radiación solar reflejada, en función de la hora del día. 80 Radiación Solar Radiación solar (Wm-2) 70 60 Ris 50 Rdif 40 Rrs 30 20 10 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Hora del día (min) Gráfica 1. Variación de la radiación solar el 9 de enero de 1996 Además para observar la variación de la radiación solar de onda larga hemos realizado la grafica 2. ~2~ Física Ambiental Aplicada Radiación Solar 370 360 360 350 350 340 340 330 330 320 320 310 310 300 300 290 290 0 200 400 600 800 1000 1200 Radiación reflejada de onda larga (Wm-2) Radiación incidente de onda larga (Wm-2) Daniel González Mancebo 1400 Hora del día (min) Gráfica 2. Variación de la radiación solar de onda larga el 9 de enero de 1996 Asimismo hemos realizado las mismas representaciones para los otros dos días estudiados. En las graficas 3, 4, 5 y 6 se representan los datos pertenecientes a los días 1 Agosto del 1996 y al 3 de agosto de 1996. 1 Agosto 1996: 1200 Radiación Solar Radiación solar (Wm-2) 1000 Ris 800 Rdif 600 Rrs 400 200 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Hora del día (min) Gráfica 3. Variación de la radiación solar el 1 de agosto de 1996 ~3~ 1400 Física Ambiental Aplicada Radiación Solar 450 700 400 600 350 500 300 250 400 200 300 150 200 100 100 50 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Hora del día (min) Gráfica 4. Variación de la radiación solar de onda larga el 1 de agosto de 1996 3 Agosto 1996 1200 Radiación Solar Radiación solar (Wm-2) 1000 Ris 800 Rdif 600 Rrs 400 200 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Hora del día (min) Gráfica 5. Variación de la radiación solar el 3 de agosto de 1996 ~4~ 1400 Radiación reflejada de onda larga (Wm-2) Radiación incidente de onda larga (Wm-2) Daniel González Mancebo Física Ambiental Aplicada Radiación Solar 450 700 400 600 350 500 300 250 400 200 300 150 200 100 100 50 0 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Radiación reflejada de onda larga (Wm-2) Radiación incidente de onda larga (Wm-2) Daniel González Mancebo 1400 Hora del día (min) Gráfica 6. Variación de la radiación solar de onda larga el 3 de agosto de 1996 Una vez hemos expuesto las graficas realizadas mediante los datos obtenidos, podemos comentar algunas curiosidades que observamos en ellas. En primer lugar podemos decir que el día 9 de enero fue un día bastante nublado durante la mayor parte del día. Observamos que la mayor parte de la radiación que llega en ese día se concentra en el mediodía, es decir, entre las 10h y las 17h aproximadamente. Lo cual refleja bastante bien la época del año en la que estamos, ya que en enero anochece temprano, en torno a las 18 h, y por tanto la radiación que nos llega es bastante escasa, como así demuestra la grafica. Por tanto podemos concluir que el día 9 de enero se corresponde con un día bastante nubloso. Además en la grafica 2 observamos muchos picos, lo cual indica una elevada nubosidad, ya que esta afecta de forma muy notoria a la llegada de radiación al punto de recogida. Sin embargo observamos que en los días 1 y 3 de agosto las graficas son totalmente diferente a las del 9 de enero y muy similares entre si. Esto pone de manifiesto que la incidentica de la radiación solar sobre la tierra depende de la época del año en la que estamos. Nos damos cuenta que el intervalo donde se capta mas radiación es algo mayo que en la grafica del 9 de enero, ya que las horas de sol en verano son más que en invierno por ejemplo. Además vemos que entre el día 1 y 3 de enero hay una gran diferencia y la encontramos en las graficas de ambos días, ya que para el día 1 las graficas son bastante lineales y no tienen muchas fluctuaciones, sin embargo el día 3 posee grandes fluctuaciones, es decir, encontramos muchos picos en sus graficas. Esto es debido ~5~ Daniel González Mancebo Física Ambiental Aplicada básicamente a que el día 3 fue un día nuboso mientras que el día 1 no lo fue tanto, y por tanto en un día que es algo nuboso la radiación que llega tiene muchas fluctuaciones ya que llega de manera intermitente. Asimismo también encontramos que la radiación máxima que llega en los días 1 y 3 de agosto se concentra en torno las 12h mientras que en el día 9 de enero se observa en torno a las 15h. En conclusión podemos decir que el día 9 de enero fue un día muy nubloso, mientras que el día 1 fue un día totalmente despejado y el día 3 de agosto tuvo algunas nubes. ~6~ Tarea 2 En esta segunda tarea nos hemos dedicado a representar la radiación solar neta que llega al punto geográfico de captación de la radiación. Para ello hemos utilizado los datos obtenidos en las graficas anteriores y hemos aplicado las siguientes ecuaciones: 𝑅𝑛𝑒𝑡𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 = 𝑅𝑖𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 – 𝑅𝑟𝑒𝑓𝑙𝑒𝑗𝑎𝑑𝑎 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑅𝑛𝑒𝑡𝑎 𝑜𝑛𝑑𝑎 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑎 = 𝑅𝑖𝑛𝑐𝑖𝑑𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑜𝑛𝑑𝑎 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑎 – 𝑅𝑟𝑒𝑓𝑙𝑒𝑗𝑎𝑑𝑎 𝑜𝑛𝑑𝑎 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑎 Al igual que anteriormente hemos realizado una representación de la variación de la radiación solar neta en función de la hora del día, para cada día estudiado. 9 Enero 1996: 70 Radiación Neta 50 50 30 30 10 10 -10 -10 -30 -30 -50 Radiación onda larga neta (Wm-2) Radiación solar neta (Wm-2) 70 -50 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Hora del día (min) 1 Agosto 1996: 650 Radiación solar neta (Wm-2) 750 Radiación Neta 650 550 550 450 450 350 350 250 250 150 150 50 50 -50 -50 -150 -150 -250 -250 0 200 400 600 800 Hora del día (min) 1000 1200 1400 Radiación onda larga neta (Wm-2) 750 Daniel González Mancebo Física Ambiental Aplicada Radiación Neta Radiación solar neta (Wm-2) 700 700 600 600 500 500 400 400 300 300 200 200 100 100 0 0 -100 -100 -200 -200 0 200 400 600 800 Hora del día (min) ~8~ 1000 1200 1400 Radiación onda larga neta (Wm-2) 3 Agosto 1996: Tarea 3 Por último vamos a utilizar el método de los trapecios para calcular el área bajo la curva de cada grafica, ya que este dato que obtengamos lo podemos considerar como la radiación total que llega al punto de recogida, y este es un dato de interés. Los resultados obtenidos para cada día los exponemos a continuación. Pero antes tenemos que tener en cuenta lo siguiente y es que si realizamos la integral con los datos obtenidos, el resultado tendrá las siguientes unidades Wm-2dia-1, y puesto que lo vamos a expresar en MJm-2dia-1 tenemos que tener en cuenta el factor de conversión. 1 𝑊 = 3.6 · 10 − 3 𝑀𝐽 Además la fórmula utilizada para obtener los valores mediante el método de los trapecios ha sido: 𝐴 = (𝑥2 − 𝑥1 ) 𝑥 (𝑓(𝑥2 ) + 𝑓(𝑥1 ) 2 9 Enero 1996: Rincidente solar = 19680 Wm-2dia-1 Rincidente solar = 70.848 MJm-2dia-1 Rreflejada solar = 4435 Wm-2dia-1 Rreflejada solar = 15.966 MJm-2dia-1 Rneta solar = 15285 Wm-2dia-1 Rneta solar = 55.026 MJm-2dia-1 Rneta onda larga = 31240 Wm-2dia-1 Rneta onda larga = 112.464 MJm-2dia-1 1 Agosto 1996: Rincidente solar = 464260 Wm-2dia-1 Rincidente solar =1671.336 MJm-2dia-1 Rreflejada solar = 149030 Wm-2dia-1 Rreflejada solar = 536.508 MJm-2dia-1 Rneta solar = 315230 Wm-2dia-1 Rneta solar = 1134.838 MJm-2dia-1 Rneta onda larga = 177060 Wm-2dia-1 Rneta onda larga = 637. 416 MJm-2dia-1 3 Agosto 1996: Rincidente solar = 43224 Wm-2dia-1 Rincidente solar = 1556.064 MJm-2dia-1 Rreflejada solar = 138660 Wm-2dia-1 Rreflejada solar = 499.176 MJm-2dia-1 Rneta solar = 293580 Wm-2dia-1 Rneta solar = 1056.888 MJm-2dia-1 Daniel González Mancebo Rneta onda larga = 151790 Wm-2dia-1 Física Ambiental Aplicada Rneta onda larga = 564.444 MJm-2dia-1 ~ 10 ~