UNIVERSIDAD DE EL SALVADORFACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURAESCUELA DE INGENIERA ELCTRICA

Catedrtico:Ing. Jorge ZetinoInstructor:Br. Oscar Surio

Laboratorio 2.Medicin de irradiancia solar global sobre un plano horizontal e inclinado orientado hacia el norte, sur y este.

Objetivos Determinar la irradiancia sobre plano inclinado y compararla con el valor sobre plano horizontal. Verificar la relacin entre la irradiancia global sobre plano horizontal e inclinado. Determinar la irradiancia global sobre un plano inclinado en direcciones norte, sur y este. Validar o no las tablas del factor k mediante datos reales medidos experimentalmente.

Generalidades.En la presente prctica de laboratorio, se realizara un anlisis de la irradiancia solar, en el rea metropolitana de San Salvador especficamente en el Campus de la universidad de El Salvador. Se proceder a determinar que los porcentajes de irradiancia captada por los Piranmetros con un ngulo de inclinacin de aproximadamente 25 y con orientaciones diferentes (Norte, Sur y Este), muestran resultados diferentes en la medida que se separan de la orientacin ideal (SUR). Generalmente la inclinacin y orientacin necesarias para la mxima captacin de energa solar se alcanza cuando los rayos solares inciden verticales sobre la superficie colectora, el panel solar en este caso; y como la posicin del Sol cambia en todo momento, la instalacin ideal es aquella que cuenta con un mecanismo seguidor de la trayectoria del Sol. A pesar de que estos mecanismos de seguimiento de la trayectoria del Sol se ven generalmente en las plantas fotovoltaicas de elevada potencia, en instalaciones de baja potencia el costo del seguidor debe valorarse en relacin con la inversin y el incremento de la energa generada al optimizar la orientacin de los paneles a lo largo de un da y del ao.Por tanto algunos de los criterios que se pueden seguir para elegir la mejor posicin de los paneles solares, en las instalaciones de baja potencia sin seguidores es la Instalacin con inclinacin fija e igual aproximadamente a la latitud del lugar de montaje e Instalacin con inclinacin variable cada mes de acuerdo la altura que presenta el Sol ese mes. La segunda opcin implica el seguimiento de norte a sur para contrarrestar el cambio de la trayectoria solar a lo largo del ao por la declinacin.Dependiendo de la ubicacin geogrfica se escoge el tipo de seguimiento solar, para nuestro caso en El Salvador es conveniente utilizar el seguimiento en un solo eje en latitudes cercanas al ecuador. La latitud de El Salvador se aproxima a 13 Norte.Figura 1. Cambio en la declinacin solar a lo largo del ao en El Salvador

Al observar la figura anterior se observa que en nuestro pas, la posicin ms al norte del sol es de 10 aproximadamente y de 36.9 al sur medidos desde el cnit. Las prdidas por mala orientacin llegan a ser sensibles dependiendo del grado de desorientacin, en la prctica el % de prdidas por desorientacin puede reducirse disminuyendo la inclinacin de los MFV, hasta un mnimo de 5.Las prdidas por mala orientacin solo son una pequea parte de todas las prdidas netas por los siguientes factores:Figura 2. Prdidas totales de la energa total irradiada por el sol.

Estas estimaciones muestran que solamente un 47% de la energa total irradiada llega a la superficie terrestre y puede ser aprovechada, pero a este valor debe restrsele un 18% que se convierte en onda larga y sale de la atmsfera, quedando as un 29% de la radiacin total.Si la superficie de un panel fotovoltaico se encuentra horizontal sobre la superficie terrestre, hay una componente de la irradiancia que se pierde: la irradiancia difusa.Figura 3. Irradiancia sobre una superficie colectora.

Adems de todo esto. Para el diseo de una planta de generacin fotovoltaica y su estudio de factibilidad, es necesario conocer el valor de la irradiancia a lo largo del ao en un rea determinada. Las estaciones meteorolgicas tienen a la disposicin del pblico estos datos, el problema se presenta en que sus instrumentos de medicin se encuentran instalados horizontalmente, por lo cual es necesario corregir estos valores con ayuda del factor K para superficies inclinadas.

Material y Equipo

4 Multmetros. 3 Sensores. 1 Piranmetro Patrn. 1 piranmetro Fotovoltaico. 1 Brjula. 1 Cronometro (llevado por el estudiante)1 Nivel.

Procedimiento

Paso 1: Tomar nota de: , , , .

Paso 2: Nivelar debidamente la superficie (Mesa), donde se colocaran los Piranmetros.

Paso 3: Se utilizarn 4 Piranmetros, ubicados en una superficie horizontal, tres de los Piranmetros se colocaran en una base inclinada de aproximadamente 25, orientados hacia el sur, norte y este. El cuarto Piranmetro se dejara en el plano horizontal se realizaran 3 series de 20 minutos, tomando lecturas, cada 30 segundos.Figura 4. Ubicacin de los Piranmetros.

Paso 3: Para realizar los clculos de las asignaciones se tomarn el promedio de las tres series de datos registrados en el laboratorio. Y Para los clculos correspondientes utilizar el factor de calibracin K calculado en el primer laboratorio y utilizar para el Piranmetro patrn el valor de sensibilidad de 13 V/(W*m-2).

CUESTIONARIO 1) Cul es la diferencia entre irradiancia e irradiacin?

2) Por qu para la prctica de laboratorio no se dispuso de un Piranmetro orientado hacia el oeste explique?

3) Cul es el medioda Solar, y que sucede con la irradiancia en este punto explique?

4) En la figura 5 se muestran una superficie a orientada al sur y una superficie b orientada al oeste. Presente un bosquejo de la curva de irradiancia diaria para ambas superficies. Asumiendo que se encuentra inclinada aproximadamente 15, A qu hora solar corresponde la posicin delimitada por el ngulo sombreado en gris? Qu tipos de irradiancia se absorben por la superficie b antes y despus de la hora solar determinada anteriormente? Si se implementara un sistema de seguimiento solar en un solo eje, Cmo sera la curva de irradiancia captaba por esta superficie? Comprela con la correspondiente a una superficie fija. Asumir que la superficie a) se encuentra orientada al sur con un ngulo =15 y ubicada a una latitud de 13N.

Figura 5.

5) Influye de alguna manera la orientacin del techo de una casa en el diseo y montaje de un SFV?

6) Mencione las tres variaciones fundamentales que sufre la radiacin incidente normal recibida del Sol sobre la superficie terrestre.

7) Por qu es importante cuantificar valores de irradiancia en superficies inclinadas y desorientadas si ya se sabe que la irradiancia que ms se aprovecha es cuando tenemos una superficie orientada al sur (cuando estamos en el hemisferio norte) y con un ngulo de inclinacin de aproximadamente igual a la latitud del lugar?

8) En la figura 6 se muestra una persona ubicada en el Ecuador, si en ese punto se instala un Piranmetro orientado al sur e inclinado 13, en cual fecha de las 3 que se muestran se obtendra menor irradiancia durante el da y porque explique.

Figura 6.

ASIGNACIN Con las lecturas de irradiancia en el plano horizontal y la orientada hacia el sur determinar el factor K.

Calcular el factor k mediante la siguiente relacin. Comprelo con el dado en tablas y el medido en el laboratorio, comente?. Cul sera el valor del factor K para las orientaciones Norte y Este? Comprelo con el medido en el laboratorio.

Obtener las Grficas la irradiancia en plano horizontal, y de los tres puntos cardinales en cuestin. Se cumple la teora La irradiancia en un plano inclinado es mayor que en plano horizontal. (Explique mediante las curvas obtenidas). A partir de los tres valores de irradiancia obtenidos (sur, norte y este), y tomado como el valor de irradiancia optima la del sur, calcular la diferencia entre estos en porcentaje. NOTA: En los clculos donde se utilizan los datos medidos de irradiancia utilizar los valores promedios.

ANEXO