Calculadores energéticos y artículos sobre el uso de la energía, su eficiencia e impacto sobre el medio ambente. Aplicaciones prácticas Biblioteca - ISSN 2326-6880
Trayectoria Solar. Cálculo
Agradeceremos nos haga llegar su opinión sobre el uso de este procesador y si le ha sido útil su contenido
NOTA - Última revisión Diciembre 2021.
Qué utilidad tiene esta herramienta?
Desde el interés energético, los resultados son básicos para orientar equipos y edificaciones desde las etapas de proyecto o durante el montaje. La radiación solar determina en el comportamiento y la eficiencia energética de muchos sistemas y de manera permanente, durante su tiempo de vida útil. Si desde el proyecto se tienen en cuenta la trayectoria del sol en la ubicación, se pueden encontrar soluciones que reduzcan el impacto de su radiación y la carga térmica interior. En el montaje, orientación y explotación de los paneles solares, donde se necesita captar la mayor radiación incidente, es fundamental conocer la trayectoria solar de la localidad para ubicarlos y orientarlos correctamente.
El azimut y la elevación son las dos coordenadas que definen la posición de un cuerpo celeste (sol, luna) en el cielo cuando es observado desde una localización concreta, en un momento determinado. El azimut es el ángulo que forma el Sol con el Norte, medido en sentido de rotación de las agujas de un reloj y alrededor del horizonte del observador. La elevación solar es el ángulo de elevación del Sol. Esto es, el ángulo entre la dirección del sol y el horizonte ideal.
Conociendo estos dos parámetros, azimut y la elevación en la localidad a cada hora del día, podemos determinar para cada unidad de tiempo la posición del sol en el cielo y como pueden afectar los obstáculos (árboles, edificios, otros) que se encuentra ubicados alrededor de la localización del sistema de interés al bloquear la radiación solar. Sombras que pueden ser beneficiosas o por el contrario, que pueden obstaculizar la captación de los rayos solares. Con este procesador de cálculo, este tipo de análisis puede realizarse para cada mes del año, trazar un gráfico y decidir la mejor ubicación y orientación del sistema energético. Esa es una de las utilidades claves que proporciona este calculador.
Si está interesado en conocer más sobre la localización de los edificios y sistemas energéticos respecto a la trayectoria solar y la proyección de las sombras sobre la ubicación del sistema, visite el artículo
Edificios, Factores Comunes
Ingeniería Energética General
Panel de Resultados
Trayectoria Solar - Determinar la posición del Sol para un día del año en cualquier punto geográfico del Planeta.
Datos geográficos
Valor
Mes, Día Año
Valor
Latitud
mes
Longitud
dia
Tiempo zona
Año
Reporte x horas (Zonas con Horario de Verano sumar +1 h al resultado o registrar GMT correspondiente)
Salida del sol, h
Puesta del sol, h
Solar time, min
05:54:22
18:01:21
727.0
Parámetros de la trayectoria solar
hora
Equation of Time
Declin. Solar
Angulo Horario,deg
Solar Elevat
Solar Azimuth
00:00:00
2.1
-17.65
-179.47
-72.34
178.32
06:00:00
2.1
-17.72
-89.47
0.50
107.72
07:00:00
2.1
-17.73
-74.47
14.77
108.36
08:00:00
2.1
-17.74
-59.48
28.93
110.38
09:00:00
2.1
-17.76
-44.48
42.81
114.56
10:00:00
2.1
-17.77
-29.48
56.00
123.07
11:00:00
2.1
-17.78
-14.48
67.22
142.05
12:00:00
2.1
-17.79
0.52
72.20
181.62
13:00:00
2.1
-17.80
15.52
66.55
219.80
14:00:00
2.1
-17.81
30.52
55.10
237.68
15:00:00
2.1
-17.82
45.51
41.84
245.74
16:00:00
2.1
-17.83
60.51
27.94
249.72
17:00:00
2.0
-17.84
75.51
13.78
251.61
18:00:00
2.0
-17.85
90.51
-0.49
252.14
19:00:00
2.0
-17.87
105.51
-14.74
251.50
20:00:00
2.0
-17.88
120.51
-28.89
249.48
21:00:00
2.0
-17.89
135.51
-42.75
245.27
Elevación vs Azimuth
Teória básica - Resumen informativo sobre la trayectoria solar.
1 Movimiento del sol
El ángulo de incidencia, que definiremos por δ, varía estacionalmente debido a la inclinación de la tierra sobre su eje de rotación durante su trayectoria en la órbita solar. Si la Tierra no tuviese ese ángulo de inclinación sobre su eje, el ángulo de incidencia seria igual a 0. Pero no es así, el ángulo de inclinación sobre su eje es de 23,45º y además varía desde + a – durante las estaciones del año. El ángulo de inclinación respecto al Sol es igual al ángulo formado entre el ecuador y la línea trazada desde el centro de la Tierra al centro del Sol.
α = 23.45*sin((360/365)*(284+$dias)*3.1416/180
El ángulo de elevación o altitud es el que forma el rayo solar que impacta una superficie con la línea del plano horizontal. Este ángulo varía para cada día del año y durante las horas del día, dependiendo de la latitud donde nos encontremos. Φ es la latitud de la localidad. Importante, será positiva en el hemisferio Norte y negativa en el hemisferio Sur. El valor máximo del ángulo de elevación o altitud ocurre al mediodía y dependerá de la latitud y del ángulo de inclinación de la tierra sobre su eje.
α = 90°+ Φ - δ
donde α es función de la latitud Φ y del ángulo de inclinación δ 3 Tiempo estándar del meridiano de Greenwich (LSTM)
LSTM = 15° X ΔGMT
donde ΔTGMT es la diferencia en horas entre el tiempo de la localidad (LT) y el tiempo del meridiano de Greenwich (GMT). Delante de GMT es positivo y detrás de GMT negativo
4 Corrección del tiempo por la excentricidad terrestre. (EoT)
Esta expresión es empírica, su resultado se reporta en minutos y corrige la excentricidad de la órbita terrestre y su ángulo de inclinación.
El factor de corrección neto (en minutos) considera el Tiempo Solar de la Localidad o (LST) determinado por la longitud (valor abs.) que define la zona horaria e incorpora el factor de corrección (EoT) anterior.
TC=4(LSTM-long) +EoT
6 Tiempo Solar de la Localidad (LST)
(LST) podemos determinarlo utilizando las correcciones anteriores para ajustar el tiempo de la zona o localidad (LT).
LST =LT + TC
7
Ángulo horario (HRA)
No es más que los grados para cada hora en que el Sol se mueve en su trayectoria sobre la tierra. Convertimos el tiempo horario local en grados. Por definición es igual a cero al mediodía. La tierra rota 15º por hora, por lo que cada hora se corresponde con un movimiento solar de 15º en su trayectoria. Durante la mañana el ángulo horario es negativo y después del mediodía positivo.
HRA = 15° (LST-12)
8 β Elevación solar
El ángulo de elevación se puede determinar mediante:
El Ángulo que se forma producto de la trayectoria solar durante el día respecto al Norte o al Sur considerando como convención el valor de 0º en el Norte y de 180º en el Sur, o lo inverso. El ángulo Azimut se calcula por:
De donde el cos-1 es el ángulo que buscamos (HRA), al cual habrá que corregirlo con el valor de TC, en horas.
La hora salida del sol hss :
hss=12h-[(HRA)/15] - TC,h
La hora de puesta del sol
hps=12h+[(HRA)/15] - TC,h
NOTA: Fuente de la información base de la programación php de este calculador - NOAA Solar Calculations.
Sobre el Autor: René Francisco Ruano Domínguez tiene más de 40 años de experiencia realizando trabajos de ingeniería y reparaciones en sistemas y equipos energéticos, tanto en los que utilizan energía fósil como fuentes renovables. Se inició como Operador de Planta, posteriormente Tecnólogo y más tarde, Gerente Técnico en Plantas de Conversión y Refinación de Fuel Oil y Nafta. Ha sido Fundador y Gerente Técnico de Equipos de Ingeniería Energética, dirigidos al Proyecto, al Montaje y a los Servicios Técnicos en los Sistemas de Calor y Frío, abarcando la generación, distribución , uso y control del vapor y el agua caliente. En los Sistemas de Frío, en equipos de bajas temperaturas (refrigeración y producción de hielo), medianas temperaturas (conservación) y altas temperaturas (Aire Acondicionado), tanto en industrias como en comercios. Desde hace 10 años, se dedica a la programación de Calculadores, Instructivos y Artículos Técnicos, con el fin de expresar experiencias simplificándo la información de alto valor agregado, programando materiales online que transmiten y miden la eficiencia y los niveles de contaminación por el uso de la energía, en equipos y sistemas energéticos. Aspira que todos los interesados puedan acceder, informarse y actuar para bien de nuestro Planeta y de sus economías
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