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Deshidratación: Temas de interés:Energía solar
 
 
 
 
 

El sol, una fuente limpia de energía

 

El sol es una estrella que por muchos años ha permitido el desarrollo y subsistencia de todas las formas de vida sobre la tierra mediante el aporte de energía que se origina en su núcleo a partir de reacciones de fusión nuclear.

 

La energía solar es una fuente efectiva, gratuita, limpia e inagotable útil lograr la conservación y secado de alimentos a bajo costo que permite reducir el uso de combustibles fósiles, contaminantes y agotables, cada vez más escasos y más caros empleados comúnmente en procesos artificiales con el inevitable impacto ambiental.

 

Para fines del aprovechamiento de la energía solar, el sol es una esfera de gases a alta temperatura, con un diámetro de 1.39X109 m y una distancia media a la tierra de 1.5X1011 m. Dada la trayectoria de la tierra con respecto al sol y la temperatura del sol, se ha encontrado que el flujo de energía solar que llega a la superficie exterior de atmósfera terrestre es casi constante (varía 1% cada 22 años).

 

La constante solar Rc es el flujo de energía solar que incide sobre una superficie (ubicada a la distancia media del sol) perpendicular a la dirección de propagación de la radiación solar, justo en el “límite exterior” de la atmósfera terrestre. El valor aceptado de la constante solar es 1353W/m2.

 

Dada que la trayectoria de la tierra alrededor del sol es elíptica, la radiación solar justo en el límite exterior de la atmósfera, varía en el tiempo. Ésta variación se expresa en la siguiente ecuación:

 

Donde n es el día del año.

 

El espectro de la radiación solar es similar al de un cuerpo negro a 5763K.
Esto significa que se comporta como:

 

Donde es la constante de Stefan-Boltzman
Dada una fuente luminosa, la luz se esparce de manera homogénea e isotrópica. Por lo tanto la variación de su intensidad, puede hacerse con esferas concéntricas (de radios r1, r2), donde la energía que las atraviesa, así como su potencia son iguales, pero su intensidad (I1, I2) cumple con:

 

La radiación solar puede clasificarse de la siguiente manera:

Radiación directa: Es la radiación que se recibe directamente del sol, sin que sufra ninguna dispersión. (Por lo tanto la radiación solar extraterrestre es radiación directa).

 

Radiación difusa: Es la que se recibe una vez que es dispersada por elementos atmosféricos, como las nubes. Si no hubiera dispersión, el cielo se vería negro, como en la luna.

 

Radiación terrestre: La radiación que proviene de ser reflejada por objetos de la tierra.

 

Radiación global: la radiación solar total que incide sobre una superficie horizontal, es la radiación directa más la radiación difusa.

 

Irradiancia: es la cantidad de energía que incide instantáneamente sobre una superficie (W/m2 ) (En este caso Radiación e irradiancia son sinónimos)

 

Irradiación: es la cantidad de energía que incide sobre una superficie en un tiempo determinado, se calcula como:

 

La radiación solar directa, depende de los siguientes parámetros:

β: ángulo de inclinación con respecto a la horizontal del plano sobre el cual incide la superficie. En el intervalo (0,90?) la superficie está orientada hacia arriba, y el en intervalo (90?, 180?) la superficie ve hacia abajo.

 

Azimut de la superficie (γ): El ángulo que forma la normal de la superficie con respecto al meridiano local. Sur γ=0?. Norte γ=180?, Poniente γ=90?, Oriente γ=-90?.

 

Ángulo horario (ω): El desplazamiento angular del sol, al este u oeste del meridiano local, debido a la rotación de la tierra. La velocidad angular de la tierra es de 15?/hr. El ángulo horario va -90? a 90?. En la mañana el ángulo es negativo, en la tarde es positivo.

 

De la latitud (φ): posición angular del lugar donde se encuentra la superficie, con respecto al ecuador, positivo en el hemisferio norte (-90º, 90º).

 

La declinación solar (δ): la posición angular del sol, al mediodía solar, respecto al plano del ecuador. La declinación solar es cero el día que el día que comienza la primavera el otoño (equinoccios). En estos días la dirección de propagación de la radiación solar al mediodía (solar) es perpendicular al plano celeste (paralelo al plano ecuatorial). En el solsticio de verano la declinación es máxima (23.45?) y mínima en el solsticio de invierno (-23.45?). Se calcula con la siguiente fórmula

 

Por lo tanto, debido a que todos estos parámetros representan variaciones espaciales y temporales continuas, la estimación de la radiación solar sobre una superficie con una orientación y ángulo específicos en algún punto de la tierra, en un día y hora determinadas, es realmente complejo:

 

A este tipo de cálculos, debe enfrentarse alguien que desee generar una tecnología que funcione de manera óptima con energía solar, como en el caso de los deshidratadores solares.

     
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