Determinación del factor de inclinación solar universal

Abstract

Para llevar a cabo cálculos de insolación en superficies inclinadas es necesario conocer el valor medio de la relación “coseno del ángulo de incidencia / coseno del ángulo zenit” (factor de inclinación) del rayo solar respecto a la superficie de interés y para períodos mensuales preferentemente. El objetivo del presente trabajo es entregar al ingeniero los valores de “factor de inclinación” en forma de tablas para condiciones universales. Como las instalaciones solares frecuentemente deben adaptarse a paredes o techos ya orientados según la construcción, se hace necesario conocer el factor de inclinación para así evaluar técnica y económicamente una eventual instalación. Es de mucha utilidad contar con estos valores cuando se va a orientar un colector que no está restringido a ningún tipo de geometría; es decir, se puede elegir libremente su inclinación y azimut, según sea el óptimo valor de radiación recibida dependiendo del período del año. Actualmente es posible contar parcialmente con estos valores, pero con muchas limitaciones, ya que se tienen solo cuatro latitudes diferentes y, además, las inclinaciones de colector que se consideran son iguales a su latitud o iguales más 20°. Por último, la restricción máxima es que la superficie colectora debe estar orientada en dirección norte-sur, ignorándose la magnitud de su influencia al variar esta dirección. Si se deseara calcular valores que no cumplen con estas restricciones o no tabulados, se presentan inconvenientes. Existe una relación que permite calcular el factor cos i/cos z, pero para hora y día determinado. El problema que esto presenta es que, para un mismo día, el valor de cos i/cos z temprano en la mañana difiere bastante del valor correspondiente a mediodía. Esto significa que ninguno de esos valores representa el valor diario y las aplicaciones más generales requieren que el colector esté funcionando durante todo el día y no solo en instantes determinados. Al querer calcular el promedio diario, es necesario conocer los límites de hora en que es significativo este promedio. En este trabajo se presentan tablas en promedios mensuales debido a que es lo más conveniente en aplicaciones de ingeniería.