MEDIDA DE LA RADIACIÓN SOLAR

La radiación solar en la superficie de la tierra

La RADIACIÓN SOLAR es la cantidad de radiación que llega sobre un plano horizontal en la superficie terrestre. Cuando la radiación atraviesa la atmósfera para llegar a la superficie terrestre, una parte se dispersa; otra se refleja; y otra la absorben los gases, las nubes y el polvo atmosférico. El espectro de la radiación solar engloba la radiación de onda corta, esto es:

  • Radiación Ultravioleta (280 a 400 nm)
  • Radiación Visible (400 a 700 nm)
  • Infrarrojo cercano y medio (700 a 4000 nm)

En un día despejado, la radiación solar constituye aproximadamente el 75% de la radiación extraterrestre que llega al exterior de la atmosfera. Mientras que en un día nublado este valor disminuye debido a que la radiación se dispersa en la atmósfera. Sin embargo, incluso con una nubosidad densa, aproximadamente el 25% de la radiación extraterrestre todavía puede llegar a la superficie terrestre, principalmente como radiación difusa de la atmósfera.

La Irradiancia o la radiación que recibe un cuerpo situado en la superficie terrestre se clasifica en tres componentes:

  • RADIACIÓN DIRECTA corresponde a los rayos directos del sol.
  • RADIACIÓN DIFUSA es la que se recibe dispersada por el cielo y las nubes.
  • RADIACIÓN REFLEJADA por los cuerpos terrestres.

Texto adaptado de Evapotranspiración del Cultivo FAO-56. Allen et al. 2006

Piranómetros SP de Apogee Instruments

Los piranómetros SP de Apogee Instruments miden, sobre una superficie horizontal, la suma de los tres componentes de la radiación solar incidente. Tienen un ángulo de visión de 180º y con corrección direccional de coseno. Miden la densidad del flujo de energía radiativa que se expresa en W m-2.  

Todos los sensores de Apogee Instruments son de calidad científica, Clase C (ISO9060:2018), con calibración trazable y 4 años de garantía. Catálogo de los sensores online

Modelos según el tipo de detector, de Célula de Silício o de Termopila. 

CÉLULA DE SILÍCIO:

Estos sensores tienen un intervalo de calibración espectral de 360 – 1120nm. La respuesta es muy rápida pero su error es superior en condiciones nubladas (del 10 al 15%). Sólo miden la radiación incidente. Es decir, no se pueden utilizar para medir radiación reflejada ni luz artificial. Y además son económicos.

TERMOPILA

Disponen de un intervalo de calibración espectral superior 385 – 2105 nm y menor error. Su respuesta es mejor frente a todo tipo de condiciones ambientales. Por lo que son comparables a los piranómetros de alta gama pero más económicos. Recomendables para medidas en todo tipo de condiciones ambientales, para medidas con luz artificial o natural alterada y para medidas de reflectancia.

Cálculo de la Integral Diaria de radiación solar y de la Evapotranspiración

El modelo de Penman-Monteith calcula la Evapotranspiración de Referencia (ETo) a partir de la fórmula del balance de energía sobre un dosel vegetal normalizado. Uno de los componentes principales del modelo es la radiación solar incidente.

Para utilizar la fórmula partiendo de datos diarios, la densidad de flujo de energía de la radiación solar debe expresarse como la Integral Diaria de Radiación Solar, en M J m-2 dia-1.  Es decir, si conectamos el piranómetro a un datalogger y medimos cada 60 minutos, hay que pasar de W m-2 tiempo-1 a  M J m-2 dia-1 y sumar todas las medidas diurnas. En el vídeo se explica este cálculo.

Balance de energía en la superficie terrestre

Componentes del balance de radiación solar y térmica en la superficie terrestre

En medidas satelitales de la Observación Terrestre (EO, Earth Observation) muchas veces es necesario realizar validaciones con sensores in situ. La radiación solar es principal componente del balance de energía, junto con el balance de radiación térmica o de onda larga.

Los sensores SP de Apogee Instruments tienen una corrección de coseno para conseguir una óptima respuesta direccional del sensor cuando la radiación solar incide con una elevación menor.    

Cálculo de eficiencia de instalaciones fotovoltaicas

La optimización de sistemas fotovoltaicos necesita medir la radiación solar. También denominada Global Horizontal Irradiance (GHI) o Plane of Array (PoA) Irradiance. Los piranómetros SP de Apogee Instruments son de Clase C, tienen 4 años de Garantía y disponen de salida analógica, SDI-12, con USB ó 4 – 20 mA.

Fácil integración en estaciones meteorológicas

Si el objetivo es integrar un sensor de radiación solar en una red de estaciones meteorológicas, los piranómetros de Apogee Instruments ofrecen diferentes opciones de salida ANALÓGICA y DIGITAL SDI-12. Y además, el diseño de los sensores está pensado para minimizar y facilitar el mantenimiento para asegurar el mejor procedimiento de varificación.

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