ICH 3202 - HIDROLOGÍA E. VARAS
2.2. Radiación Solar
2.2.1 Física de la radiación
2.2.2 Radiación Solar Incidente
2.2.3 Radiación de Onda Larga
2.2.4 Balance Energético de la Tierra
2.2-1Pontificia Universidad Católica de Chile
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Radiación Solar
Constante solar : Flujo de energía que atraviesauna superficie unitaria colocadaperpendicularmente a los rayossolares en los confines de la atmósfera, cuando la Tierra seencuentra a la distancia mediadel Sol (149 x 106 Km)
Valores :2 ± 0,04 cal / min / cm2
1390 W / cm2
1200 Kcal / m2 / hr
2.2-2Pontificia Universidad Católica de Chile
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Distribución Espectral de la Radiación Solar
2.2-3Pontificia Universidad Católica de Chile
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Radiación Solar Incidente
2.2-4Pontificia Universidad Católica de Chile
43%17%
40%
Reflejada por atmósferaAbsorbida por polvo, vapor agua, nubesAlcanza superficie terrestre
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Radiación Solar Incidente (QS)
S0 = Constante solar
= Razón entre distancia media y actual entre el Sol y la Tierra
β = Ángulo entre rayos solares y vector perpendicular al plano considerado
2.2-5Pontificia Universidad Católica de Chile
Q = S dd
cos S 0
2
β
dd
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Distancia al Sol
D = Día en el calendario juliano(1º Enero = 1 ; 31 Diciembre = 365)
2.2-6Pontificia Universidad Católica de Chile
dd
= 1 - 0,0167 cos 360365
D
−2 2
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Ángulo Beta
δ = Declinación solarφ = Latitud del lugarh = Ángulo solar horarioa = Azimut plano con respecto al nortei = Inclinación del plano con respecto a la
horizontal
2.2-7Pontificia Universidad Católica de Chile
[]][
cos = cos - sen cos h cos a sen i
- sen h sen a sen i + cos cos h cos i
+ sen cos cos a sen i + sen cos i
β δ φ
φ
δ φ φ
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Declinación Solar
Declinación solar :Ángulo del eje de la Tierra conlos rayos solares (grados)
Ángulo horario : Ángulo formado por el meridiano que pasa por el Sol yel meridiano del lugar.
2.2-9Pontificia Universidad Católica de Chile
365D + 284
+ 360sen 23,45 = δ
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Salida y Puesta del Sol
φ = Latitudδ = Declinación solarH = Ángulo con respecto a la vertical
(1 hr = 15º)
2.2-10Pontificia Universidad Católica de Chile
( )H = arc cos - tan tan ± φ δ
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Insolación Diaria
2.2-11Pontificia Universidad Católica de Chile
( )[
( )
( )
( )
I = S
r t - t sen sen
+ 12
cos cos sen - sen
= T 12 15
r = 1 + 0,017 cos 2 365
186 - D
02 2 1
2 1
S
δ φ
πδ φ τ τ
τ
π
± ⋅
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Radiación Solar
Medición :
Radiación Solar Global ActinógrafoHoras de Sol Heliógrafo
Relación entre radiación global y horas de sol
Q = Radiación solar globalQ0 = Radiación global solar teórica en los confines
de la atmósferan = Horas de solN = Horas de sol teóricas
A : 0,28 - 0,54 (0,35)B : 0,46 - 0,72 (0,609
2.2-12Pontificia Universidad Católica de Chile
= A + B nN0
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Tabla 2.1 : Constantes determinadasexperimentalmente para la ecuación de radiación
2.2-13Pontificia Universidad Católica de Chile
Fuente Ubicación Coeficiente Latituda b
von Wijk (1963) Versalles, Francia 0,23 0,50 49º N
Tanner et al. (1960) Wisconsin, U.S.A. 0,18 0,55 43º Nde Vries (1958) Deniliquin, Australia 0,27 0,54 36º SPrescott (1940) Camberra, Australia 0,25 0,54 35º SBlack et al. (1954) Dry Creek, Sudáfrica 0,30 0,50 35º S
Page (1961) Capetown, S. Africa 0,20 0,59 34º SGlover et al. (1958) Durban, S. Africa 0,25 0,50 30º SGlover et al. (1958) Pretoria, S. Africa 0,25 0,50 26º SGlover et al. (1958) Windhoek, S.W. Africa 0,26 0,52 23º S
Page (1961) Tananarive, Madagascar 0,30 0,48 19º SFitzpatrick (1965) Kimberley, S. Africa 0,33 0,43 16º SCockett et al. (1964) Africa Central 0,32 0,47 15ºS
Black et al. (1954) Batavia (Djakarta) 0,29 0,59 6º SPage (1961) Kinshasa, Zaire 0,21 0,52 4º SGlover et al. (1958) Kabete, Kenia 0,24 0,59 1º SRijks et al. (1964) Kampala, Uganda 0,24 0,46 0º
Black et al. (1954) Trópicos a polos 0,23 0,48Glover y McCulloch (1958) 0º - 60º 0,29 cosφ 0,52Hounam (1963) Australia, 12-43º S 0,26 0,50Page (1961) 40º N - 40º S 0,23 0,52
Drummond y Kirsten (1951) Capetown, S. Africa 0,29 0,50 34º SBlak et al. (1954) Salt Lake City, U.S.A 0,20 0,47 41º N
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Radiación registrada en Santiago y Pullinque
Pontificia Universidad Católica de Chile
010
020
030
040
050
060
070
0
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Meses
Rad
iaci
ón G
loba
l (c
al c
m-2
día
-1)
Santiago (I-X), Cerro Calán (XI-XII) Pullinque
2.2-16
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Radiación de Onda Larga
Todo cuerpo caliente emite radiación de ondalarga. La atmósfera, la superficie de la Tierra y lavegetación emiten radiación de onda larga.
Radiación neta :
Ta = Ttemperatura aire (absoluta)T = Temperatura superficie (absoluta)A = Albedoσ = constante = 0,826 x 10-10 cal cm-2 min-1 ºK-4
e = Presión de vapor (mb)
2.2-17Pontificia Universidad Católica de Chile
( )R = 1 - A E T - E T l a a4 4σ σ
( )E = 0,70 + 5,95 10 e exp 1500
T
E 1
a-5
a
≈
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Valores de Albedo
Superficie A
Agua 0,03 - 0,40Suelo 0,15 - 0,30Arena 0,35 - 0,40Roca 0,12 - 0,15Nieve 0,40 - 0,85Pasto 0,25Bosques 0,15 - 0,20
2.2-18Pontificia Universidad Católica de Chile
ICH 3202 - HIDROLOGÍA E. VARAS
Balance térmico
2.2-19Pontificia Universidad Católica de Chile
13
2
4
7
5
6
8
1011 9
12
13
Radiación solar global (900 cal/cm2/día)Radiación solar recibida por el suelo (450)Radiación solar reflejada (400)Radiación solar reflejada por el suelo (70)Radiación solar absorbida por la atmósfera (120)Emisión térmica del suelo (930)Emisión directa del suelo al espacio (230)Absorción en la atmósfera de la emisión del suelo (700)Reflexión de la radiación atmosférica (45)Transformación en energía cinética (25)Pérdidas por evaporación de agua (210)Radiación térmica de la atmós. y de las nubes al suelo (830)Radiación térmica de la atmósfera al espacio (270)
123456789
10111213
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