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
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 s es el ángulo horario de salida (o puesta) del Sol, que depende de la declinación y de la latitud:
La duración del día (Td) 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
La relación entre TO y TSV es la siguiente:
Donde: ε es la corrección de invierno (ε = 1 hora, de noviembre a marzo), o la de verano (ε = 2 horas, de abril a octubre);
λm la longitud del meridiano de referencia, que es Greenwich (λm = 0);
λ la longitud del lugar. Al Este de Greenwich es negativa, al Oeste de Greenwich es positiva.
2.4.3 Ángulos relativos a superficies inclinadas
Las superficies captadoras de energía solar deben interceptar la radiación tan perpendicularmente como sea posible. Por tanto, dichas superficies deberán inclinarse un cierto ángulo respecto del plano horizontal, y a su vez, deberán estar orientadas lo más meridionalmente posible mirando hacia el sur. Para poder calcular la energía que recibirá un captador, es necesario conocer el ángulo de incidencia de los rayos solares.
La posición del Sol se establece a partir de la altura (αs) y el azimut solar (γs). La orientación del captador queda definido a través de su ángulo azimutal (γc), que será positivo hacia el Este y negativo hacia el Oeste, y su inclinación (β) respecto del plano horizontal. En la figura 2.12 se muestran los ángulos más significativos.
Figura 2.12 . Ángulos relativos a superficies inclinadas.
El ángulo de incidencia de la radiación solar (θ) puede expresarse en función del resto de ángulos a través de la siguiente expresión:
En algunos casos concretos esta expresión puede simplificarse:
2.5 Irradiación solar extraterrestre
Para determinar la irradiancia extraterrestre sobre una superficie horizontal (Ie):
La constante solar varía ligeramente a lo largo del año debido a la pequeña excentricidad de la órbita terrestre. Esta variación puede determinarse a partir de la siguiente expresión:
Donde: In es la irradiancia extraterrestre para un día n del año (W/m2);
Ics la constante solar