Pedro Rufes Martínez - Energia solar térmica

Latitud (φ)

Es la distancia angular, medida sobre el meridiano, entre una localización terrestre y el plano del Ecuador. Varía de 0 a 90 o, siendo positiva en el hemisferio norte y negativa en el hemisferio sur (ver figura 2.10).

Longitud (λ)

Es la distancia angular, medida sobre el plano del Ecuador, entre el meridiano correspondiente y el meridiano origen. Dicho meridiano origen es el de Greenwich (meridiano 0). Los puntos situados al Este del meridiano de Greenwich tienen valor positivo, mientras que los situados al Oeste tienen valor negativo (ver figura 2.10).

Figura 2.10. Latitud y longitud.

Altura solar (αs)

Es el ángulo formado por la recta que une el Sol con el punto considerado (rayo incidente) y el plano tangente a la superficie terrestre que pasa por dicho punto. En el ocaso y al alba, α = 0 o; al mediodía, α = 90 o. El ángulo complementario de α sse representa por ξ sy se denomina cenit solar .

Azimut solar (γs)

Es el ángulo que forma la proyección del rayo solar incidente sobre el plano tangente a la superficie terrestre, con la dirección Norte-Sur. Al mediodía, = 0; por la mañana el valor es positivo, y por la tarde, negativo.

Ángulo horario (ω)

Es el ángulo formado por las proyecciones, sobre el plano del Ecuador, del meridiano del punto considerado y la recta que une los centros de la Tierra y el Sol en aquel momento. Cada hora equivale a 15 de longitud. Al mediodía solar, ω = 0 ; por la mañana el ángulo horario es negativo, por la tarde es positivo. Por ejemplo, para las 9:00 horas (hora solar), ω = -45 , y para las 17:00 horas (hora solar), ω = 75 .

Declinación (δ)

Es el ángulo formado por el rayo incidente y el plano del Ecuador. La declinación varía según el día del año. Puede determinarse a partir de la siguiente expresión:

Donde n es el día del año. Sus valores extremos son + 23 27’ y -23 27’ en los solsticios de verano e invierno, respectivamente. En los equinoccios su valor es nulo. En estos cuatro puntos la declinación coincide con la oblicuidad de la eclíptica.

En la figura 2.11 se muestran estos ángulos.

Figura 2.11. Posición relativa del Sol respecto de un punto P.

Los ángulos anteriores se relacionan entre ellos a través de las siguientes expresiones:

La salida y la puesta del Sol pueden determinarse a partir de la ecuación (2.2):

Donde ses el ángulo horario de salida (o puesta) del Sol, que depende de la declinación y de la latitud:

La duración del día (T d) es dos veces el ángulo horario de salida (o puesta) del Sol:

2.4.2 El tiempo solar

El tiempo solar es una manera de medir el tiempo que se basa en el movimiento aparente del Sol sobre el horizonte, que permite definir el día solar . El día solar es el tiempo que transcurre entre dos mediodías solares sucesivos. Sin embargo, debe distinguirse entre tiempo solar verdadero y tiempo solar medio .

Tiempo solar verdadero (TSV): se basa en el día solar verdadero, que es variable a lo largo del año debido a que la velocidad de traslación de la Tierra alrededor del Sol no es constante. El Sol está situado exactamente sobre el meridiano del lugar a las 12 horas TSV. Por tanto, la relación entre el ángulo horario (ω) y el TSV es:

Donde ω viene dado en grados.

Tiempo solar medio (TSM): es el tiempo medido sobre la referencia del día solar medio, que es un promedio anual del día solar verdadero y equivale a 86.400 segundos. Coincide con el tiempo civil (TC), o tiempo local medio.

La diferencia entre el tiempo solar verdadero (TSV) y el tiempo solar medio (TSM) se denomina ecuación de tiempo (ET), y se calcula con la siguiente expresión:

Donde ET se obtiene en horas, y _ es el ángulo diario referido a la posición de la Tierra en el plano de la eclíptica, que se determina a partir de:

El tiempo universal (TU) es el tiempo referido al meridiano de Greenwich (longitud 0). En la península ibérica TU y TC coinciden.

El tiempo oficial (TO) es el que viene dado por los husos horarios . El globo terráqueo se halla dividido en husos o zonas horarias de 15 (360 /24 horas= 15 por hora) que permiten sincronizar los relojes de una determinada región. Aunque en teoría la hora oficial tendría que ser igual a la hora civil del meridiano central del huso correspondiente, en la práctica cada país establece un tiempo oficial de acuerdo a criterios de comodidad, con lo cual los usos adoptan formas complejas, siguiendo las fronteras de los países.