Thesis
ESTUDIO Y VALIDACIÓN TEÓRICO- EXPERIMENTAL EN ZONA ESPECTRAL DEL U.V. DE DOS MODELOS DE TRANSFERENCIA RADIATIVA EN SU APLICACIÓN A VALPARAÍSO

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Date
2010-07
Authors
HENRÍQUEZ LÓPEZ, MATÍAS
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Abstract
Este trabajo de investigación está orientado al estudio y comprensión de los modelos simples de transferencia radiativa solar atmosférica para cielos despejados. Durante el desarrollo de este trabajo se estudió dos modelos existentes de transferencia radiativa, SMARTS2 y SPCTRAL2 (modelos espectrales de transferencia radiativa de dispersión simple para cielos despejados para radiación solar directa y difusa en superficies horizontales e inclinadas), donde se estudió su mecanismo de funcionamiento y procesamiento de datos de entrada. Se realizaron además estudios teóricos fundamentales de transferencia radiativa, los que se aplicaron y ayudaron a encontrar valores característicos de transferencia radiativa de la atmósfera de Valparaíso, tomando en cuenta datos locales medidos. Los principales trabajos y logros de esta investigación se mencionan a continuación. Se realizaron estudios de sensibilidad para ambos modelos donde se logró determinar que los factores teóricamente más influyentes, según los modelos, en la TR en el UV son el ozono atmosférico y la variable “Air mass”, así mismo se encontró que la variable agua precipitable atmosférica tiene un efecto nulo para la TR en la zona espectral del UV. Se realizaron estudios de desempeño de los dos modelos, donde se encontró que ambos modelos tienen errores de subestimación mayores al 10%, en promedio, en su modelación en la zona espectral entre 295 y 400 [nm], en comparación con mediciones obtenidas de la base de datos del espectrorradiómetro EKO del Laboratorio de Evaluación Solar de la UTFSM. Se estudiaron parámetros de TR atmosférica, como espesores ópticos y transmitancias, a través de lo cual se determinó que el coeficiente de turbidez de Angström varía durante el año presentando mayores valores para períodos cercanos al 21 de Junio y menores para días cercanos al 21 de Diciembre, en el caso de la atmósfera de Valparaíso. Además, se hicieron cálculos donde se encontraron valores del espesor óptico atmosférico, cuyos resultados indican que el espesor óptico atmosférico aumenta al acercarse al 21 de Junio y disminuye al acercarse al 21 de Diciembre. Los cálculos de transmitancias v/s longitud de onda del UV arrojaron resultados muy cercanos a los esperados de acuerdo a las formas de las curvas teóricas.
This investigation focus on the study and understanding of simple models of atmospheric radiative transfer of sunshine for cloudless atmospheres. Through the development of this report, were studied 2 existing models, which are SMARTS2 and SPCTRAL2 (both are simple spectral models of radiative transfer of sunshine for cloudless atmospheres for direct and diffuse irradiance on horizontal and tilted planes), analizing their working mechanism and processing of inlet data. Were made studies of sensitivity of both models about characteristical parameters of radiative transfer of sunshine on UV spectral zone. In the same way were made analisys of performance for the models that compared modelling of the both of them, for 4 characteristical dates of the year, between themselves and versus measuring data obtained in the data base of the EKO Spectroradiometer of the UTFSM`s Solar evaluation laboratory, all of this with the purpose of to validate the models somehow in their application to Valparaiso in the spectral UV zone. The main achievements of this investigation are explained next. Studies of Sensitivity were made for both models, which determined that the most theoretically relevant factors, according the models, in radiative transfer of sunshine for the spectral UV zone are atmospheric ozone and Air mass, and also detemined that precipitable water has a null effect in radiative transfer of sunshine in that spectral zone. Performance studies were made for both models, which contributed to find that modelling errors of underestimation of irradiance values in spectral zone between 295 y 400 [nm] are greater than 10% for both models, comparing with measuring data taken from UTFSM`s Lab of Solar Evaluation EKO Spectrorradiometer data base. Theoretical atmospheric radiative transfer of sunshine parameters for spectral UV zone were calculated with the purpose of to characterize the local atmosphere in terms of radiative transfer of sunshine, which determined that Angström `s turbidity coefficient varies along the year, it increases approaching to December 21, and decreases for dates near July 21. Transmittance values versus wavelength were calculated for 4 dates for spectral UV zone and resulted that found curves were similar to theoretical curves. The development of a new simple spectral model of atmospheric radiative transfer of sunshine for direct and diffuse solar irradiance in spectral UV zone, whose execution runs in MATLAB®. Its performance is similar to the studied 2 models, but it has the advantage of being structurally less complex, easier to use, and has an outlet interface that shows automatically all modelling results, including graphic results.
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Keywords
MODELO , ESPECTRAL , TRANSFERENCIA , RADIATIVA
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