Universidad de El SalvadorFacultad de Ingeniería y Arquitectura

Escuela de PosgradosMaestría en Energías Renovables y Medio ambiente

Modulo: Energ a Solar fotovoltaicaí Docente. M ster e Ing. Carlos Osm n Pocasangre Jim nez.á í é

Presentan:Ing. Neil Guti rrezé

Ing. Oscar Abdala ReyesIng. ngel Arturo D az Marroqu nÁ í íArq. Miguel ngel P rez RamosÁ é

Calculo de sombras para el aprovechamiento de energía solarPresentan

Introducción.La fuente optima por excelencia es la energía solar es una forma de energía que se obtiene a través de la captación de la luz y el calor emitidos por el Sol, y en nuestro caso estudiamos la energía solar fotovoltaica desde el punto de vista de la producción, también es utilizada en La energía solar térmica aprovecha la radiación que proviene del Sol para producir agua caliente para consumo doméstico o industrial; La producción de energía eléctrica varía de acuerdo a la luz que incide sobre el objeto de aplicación un panel fotovoltaico o un calentador u otro aparato de aprovechamiento solar, pero hay factores que disminuyen esta captación un día nublado o “las sombras proyectadas” por objetos circundantes al instrumento o sistema de aprovechamiento.

Para el caso las sombras son: las proyecciones que se desprenden del objeto para dar sobre otro objeto, en virtud de la naturaleza de la luz fuente (para nuestro caso el sol), para conocerlas existen diferentes métodos y recursos: unos son software, otros mecánicos otros de campo (que serán los que utilizaremos en esta practica), con el fin de determinar como afectarían una aplicación solar instalada en los puntos señalados como origen.

Objetivos

Objetivo general:

Es cimentar en la practica los conceptos esenciales de las proyecciones solares para aplicaciones solares.

Objetivos específicos:

• Aplicar concepto de las proyecciones de sobras a una practica concreta a partir de los métodos de cartas solares.

• Calcular las sombras proyectas por los entornos natural (vegetación) y artificial (edificaciones circundantes), en las cartas estereoscópicas y polares.

• Comprender los fenómenos de asolamiento y su incidencia en aplicaciones solares.

Marco conceptual.Trayectoria del sol.De todos es conocido por experiencia el movimiento del sol a través de la bóveda celeste al amanecer en el oriente y su ocaso al occidente, al movimiento aparente del Sol en la bóveda celeste, se le da el nombre de trayectoria solar... («La trayectoria solar», s. f.).

Este varia debido a la declinación que estudiaremos en un siguiente apartado de este tema.

Angulo de inclinación de la tierra.

Uno de los factores que mas incide en el calculo de las sombras es la inclinación de la tierra que de igual manera incide mucho en las estaciones, el eje de rotación de la Tierra está inclinado unos 23,5º aproximadamente con respecto al plano de la órbita que describe alrededor del Sol («iiarquitectos: Sombras Solares», s. f.), y el aparente movimiento de este durante el año crea el efecto de declinación solar, que no es mas que el transito elíptico por el plano al rededor del sol, durante el año en dos ocasiones el sol se encontrara en una declinación normal al ecuador lo que llamamos equinoccios y en otras dos ocasiones estará en declinación máxima al sur y otra al norte, aunado al desplazamiento de nuestro país al norte del ecuador creara las condiciones especiales de sombras.

Azimut.Para ubicar un punto en la esfera celeste utilizamos los ángulos con respecto a puntos de referencia, el azimut es la dirección de un punto medida en grados respecto del norte («iiarquitectos: Sombras Solares», s. f.), con lo cual localizaremos en el plano horizontal (Visto en planta) cualquier elemento que queramos ubicar. Si bien se referencia al Norte Geográfico en planos, utilizaremos el norte magnético dado que el procedimiento será utilizando brújula.

Posición en el globo, altitud y latitud.Para determinar una determinada posición en la superficie de la tierra utilizamos los términos de latitud y longitud, el ángulo de elevación de ese punto sobre el ecuador es su latitud l, latitud norte si está al norte del ecuador, latitud sur (o negativa) si está al sur de él... («Latitud y Longitud», s. f.); en el caos de la longitud: la longitud f de un punto es, entonces, el valor señalado de la división por donde ese meridiano se cruza con el ecuador. («Latitud y Longitud», s. f.), para el caso se usa la referencia al meridiano de Greenwich como el punto cero de donde parten las diferentes longitudes.

Cartas solares. Las cartas solares son proyecciones especiales en planos de las posiciones o trayectorias del sol en la bóveda celeste, en este caso estudiaremos dos la Carta Solar Estereográfica y la Carta Solar Cilíndrica; siendo la primera: se basa en un sistema de coordenadas angulares donde el radio representa la Altura Solar y los ángulos el Azimut que se mide desde el Sur (0º) al Norte (180º) («3.1. Cartas solares | Temas de Ecologia», s. f.).

En el caso de las cartas cilíndricas las definiremos como: se basan en la proyección de la posición del Sol sobre una superficie cilíndrica de revolución. Esta superficie tiene su base en el plano del horizonte localizado en el punto geográfico para el que se realiza la carta. («Sobre la posición del Sol en la bóveda celeste y la dirección de sus rayos - sobre-la-posicion-del-sol-en-la-boveda-celeste-y-la-direccion-de-sus-rayos.pdf», s. f.).

Metodología.Para el laboratorio realizado el procedimiento consistió en:

1. Trazado de las cartas solares estereoscópicas y cilíndrica a partir del sitio web de la Universidad de Oregon y dada la ubicación de nuestra posición geográfica.

2. Ubicación del punto base en el cual realizaríamos las mediciones, partiendo de la hipótesis que en ese lugar colocaríamos nuestra aplicación solar, para ello se utilizo un GPS, y se instalo la mesa de observación.

3. Mediante el uso de una brújula de geología se determinaron los azimut de los puntos representativos sean estos: vértices de edificios que proyectan sombra sobre el punto y vegetaciones que de igual manera se proyecten sobre el punto de análisis.

4. Calculo de la elevación de estos puntos mediante un clinómetro (incorporado en la brújula y corroborado con clinómetro digitales (aplicaciones Android en dispositivos).

5. Trabajo de gabinete: se ubicaron en las respectivas cartas estereoscópicas y cilíndricas los puntos de referencia en el punto a se utilizo la carta estereográfica y en el punto b las carta cilíndrica.

6. Lectura y conclusiones de las cartas mediante la lectura y deducciones lógicas a partir de las cartas se infiere las condiciones de sombra para el punto en análisis.

Procedimiento de calculoBásicamente consistió en la ubicación de puntos en las carlas estereográfica y cilíndrica separando en cada una los referente a arboles y edificios, en el caso del punto P-1 se utilizo la carta estereográfica y en el punto P-2 la carta cilíndrica de la siguiente manera:

Procedimiento de análisis punto P-1

Levantamiento de puntos referente a arboles en campo:

Los datos de campo son:

Las Cartas Estereográficas:

Punteado de las sombras proyectadas en edificios aledaños:

Con respectos los árboles las sombras proyectadas son:

Procedimiento de análisis punto P-2

Los puntos estudiados son:

Y los datos levantados en campo fueron:

En el caso de la vegetación de igual manera se procedió de la misma manera obteniendo los resultados siguientes:

Para la ubicación de los arboles punteado, se pueden referenciar en el siguiente plano de ubicación:

De las cartas podemos decir: Con respecto a las sombras proyectadas por edificios no hay problemas unicamente las sombras por la mañana arrojadas por el Auditorio Mármol en las mañanas hasta las 6:30 durante el periodo de mediados de abril a junio, y por la Escuela de la Construcción desde diciembre hasta principios de febrero. Y en cuanto a la vegetación podemos igualmente decir que: existen muchas sombras por los arboles ubicados al norte del punto que nos mantendrán en sombras las mañanas durante todo el año siendo el máximo problema el cerezo silvestre y el pino ubicados al este y sur este del punto frente y al costado del Mármol que en diciembre llegan hasta las 10:30 de la mañana sombreando el punto de análisis; y de igual manera el eucalipto al suroeste por las tardes que de diciembre a febrero sombrearan por la tarde el punto siendo el caso mas extremo a inicio de febrero que desde las 1:30 p.m. Nos tendrá en sombra el punto P-1. Por fortuna esto se puede corregir con un plan de poda por lo que no representa un problema grave.

De igual manera podemos inferir que las mayores sombras proyectadas en el punto P-2 son: por las edificaciones situadas al oriente del punto, concretamente el edificio de aulas “B” que desde el 21 de mayo hasta el 20 de febrero estará sombreando el punto por las horas de la mañana hasta alrededor de las 7 a.m. Y luego solo mínimamente por las tardes de los días cercanos al 21 de junio por las tardes después de las 5 p.m. En que por estar emplazado al norte y al tener solamente la declinación máxima en estos días nos genera sombras.

Conclusiones.• Hemos encontrado que con equipos de baja tecnología para la recolección de datos

de campo se obtienen la precisión necesaria para hacernos de las ideas básicas para la localización de utilidades solares.

• La facilidad de calculo y claridad en cuanto a los conceptos ilustrados son aportes como instrumentos de estudia para aplicaciones solares

• La aplicación de estos instrumentos para proyectos de aprovechamiento solar es de vital importancia.

Bibliografía.

3.1. Cartas solares | Temas de Ecologia. (s. f.). Recuperado 9 de junio de 2015, a partir de

http://fjferrer.webs.ull.es/Apuntes3/Leccion02/31_cartas_solares.html

iiarquitectos: Sombras Solares. (s. f.). Recuperado 9 de junio de 2015, a partir de

http://www.iiarquitectos.com/2010/01/sombras-solares.html

Latitud y Longitud. (s. f.). Recuperado 9 de junio de 2015, a partir de http://www-

istp.gsfc.nasa.gov/stargaze/Mlatlong.htm

La trayectoria solar. (s. f.). Recuperado 9 de junio de 2015, a partir de

http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia16/HTML/Articulo21.htm

Sobre la posición del Sol en la bóveda celeste y la dirección de sus rayos - sobre-la-posicion-del-sol-en-

la-boveda-celeste-y-la-direccion-de-sus-rayos.pdf. (s. f.). Recuperado a partir de

http://www.uax.es/publicacion/sobre-la-posicion-del-sol-en-la-boveda-celeste-y-la-direccion-

de-sus-rayos.pdf

Índice de contenidoIntroducción...............................................................................................................................................1Objetivos....................................................................................................................................................1

Objetivo general:...................................................................................................................................1Objetivos específicos:............................................................................................................................1

Marco conceptual.......................................................................................................................................1Metodología...............................................................................................................................................2Procedimiento de calculo...........................................................................................................................2

Las Cartas Estereográficas:...................................................................................................................3Procedimiento de análisis punto P-2.....................................................................................................5

Conclusiones..............................................................................................................................................5Bibliografía................................................................................................................................................5