La energía solar resulta del proceso de fusión nuclear que tiene lugar
en el sol. Esta energía es el motor que mueve nuestro medio ambiente,
siendo la energía solar que llega a la superficie terrestre 10.000 veces
mayor que la energía consumida actualmente por toda la humanidad.
La radiación es transferencia de energía por ondas electromagnéticas y
se produce directamente desde la fuente hacia fuera en todas las
direcciones. Estas ondas no necesitan un medio material para propagarse,
pueden atravesar el espacio interplanetario y llegar a la Tierra desde
el Sol.
La longitud de onda y la frecuencia de las ondas electromagnéticas, son
importantes para determinar su energía, su visibilidad y su poder de
penetración. Todas las ondas electromagnéticas se desplazan en el vacío
a una velocidad de 299.792 Km/s.
Estas ondas electromagnéticas pueden tener diferentes longitudes de
onda. El conjunto de todas las longitudes de onda se denomina espectro
electromagnético. El conjunto de las longitudes de onda emitidas por el
Sol se denomina espectro solar.
La proporción de la radiación solar en las distintas regiones del
espectro es aproximadamente:
Ultravioleta: 7%
Luz visible: 43%
Infrarrojo: 49%
El resto: 1%
INSTRUMENTACIÓN Y MEDIDA DE LA RADIACIÓN SOLAR
Las medidas de la radiación son importantes para:
- Estudiar las transformaciones de la energía en sistema
Tierra-Atmósfera.
- Analizar las propiedades y distribución de la atmósfera, los elementos
que la constituyen, tales como los aerosoles, el vapor de agua, el
ozono, etc.
- Estudiar la distribución y variaciones de la radiación incidente,
reflejada y total.
- Satisfacer las necesidades derivadas de las actividades de la
biología, de la medicina, de la agricultura, de la arquitectura, de la
ingeniería y de la industria relacionadas con la radiación.
Referencia Radiométrica Mundial (WRR) y Grupo Mundial de Normalización (WSG):
En los últimos años, gracias al desarrollo experimentado por la
radiometría absoluta, se ha mejorado enormemente la precisión de las
medidas de la radiación. Por ello se ha definido una Referencia
Radiométrica Mundial a partir de los resultados obtenidos con la
realización de numerosas comparaciones de 15 pirheliómetros absolutos
individuales.
La WRR se considera representativa de las unidades físicas de
irradiancia total con una precisión superior a +- 0-3 %. Fue adoptada
por el congreso de la Organización Meteorológica Mundial (O.M.M.) en
1979 y se crea El Grupo Mundial de Normalización (WSG). Con objeto de
garantizar la estabilidad a largo plazo de la nueva referencia, como WSG
se utiliza por lo menos un grupo de cuatro pirheliómetros absolutos de
distinto diseño. Los instrumentos del grupo se comparan entre sí al
menos una vez al año. El WSG se mantiene en el Centro Mundial de
Calibración Radiométrica en Davos (Suiza).
MEDIDA DE LA RADIACIÓN DIRECTA
La radiación solar directa se mide por medio de pirheliómetros. Merced
al empleo de obturadores, solamente se mide la radiación procedente del
sol y de una región anular del cielo muy próxima al astro. En los
instrumentos modernos, esta última abarca un semiángulo de 2.5º
aproximadamente a partir del centro del Sol. Generalmente el sensor está
dotado de un visor en el que un pequeño punto luminoso coincide con una
marca situada en el centro del mismo cuando la superficie receptora se
halla en posición exactamente perpendicular al haz solar directo, por lo
que se precisa que todos los pirheliómetros vayan montados sobre un
mecanismo que le permita un seguimiento muy preciso del Sol.
Lo normal es que se calibren con el WSG en el transcurso de las
Comparaciones Pirheliométricas Internacionales que se organizan cada 5
años. Un sensor referenciado al WSG puede usarse como patrón primario
para calibrar de nuevo, por comparación y usando el sol como fuente,
pirheliómetros secundarios de primera y segunda clase.
MEDIDA DE LA RADIACIÓN GLOBAL Y DIFUSA
La radiación global se define como la radiación solar recibida de un
ángulo sólido de 2π estereorradianes sobre una superficie horizontal. La
radiación global incluye la recibida directamente del disco solar y
también la radiación celeste difusa dispersada al atravesar la
atmósfera.
El instrumento necesario para medir la radiación global es el
piranómetro. Este se utiliza a veces para medir la radiación incidente
sobre superficies inclinadas y se dispone en posición invertida para
medir la radiación global reflejada (albedo).
Para medir solamente la componente difusa de la radiación solar, la
componente directa se cubre por medio de un sistema de pantalla o
sombreado.
MEDIDA DE LA RADIACIÓN INFRARROJA
El instrumento usado para medir radiaciones de onda larga son los
pirgeómetros. La mayoría de éstos eliminan las longitudes de onda cortas
mediante filtros que presentan una transparencia constante a longitudes
de onda largas mientras que son casi opacos a longitudes de onda más
cortas (300 a 3000nm).
RADIACION ULTRAVIOLETA
La Radiación Ultravioleta cubre el rango espectral desde los 100 a los
400 nm. Se divide en:
Ultravioleta C de 100 a 280 nm, absorbida totalmente por el ozono.
Ultravioleta B de 280 a 320 nm, absorbida parcialmente por el ozono.
Ultravioleta A de 320 a 400 nm, apenas absorbida por el ozono.
Aunque tan sólo representa el 7 % de la radiación total, los efectos que
provoca sobre los seres vivos y el medio ambiente hace que sea muy
importante.
Así las variaciones tiene una influencia relevante sobre la salud
(cáncer de piel, cataratas), el clima (variación del balance energético
terrestre), procesos biológicos (fotosíntesis), ecológicos (modificación
de ecosistemas) y fotoquímicos (formación y descomposición de
contaminantes). Todo esto unido a una posible disminución de la capa de
ozono, provocando una mayor cantidad de radiación UV, resultaría muy
dañino sobre todo para la salud humana.
Por todo esto la Organización Mundial para la Salud puso en marcha la
medida sistemática de la radiación UVB. En este sentido la Unión Europea
puso en marcha en 1996 la acción COST para estandarizar la medida de la
radiación UVB en Europa.
Se define un estándar de peligrosidad de la radiación UV, que es el UVI
(Índice Ultravioleta), que se calcula multiplicando la irradiancia
eritemática en W/m2 por 40. Con unos intervalos de peligrosidad según el
índice:
0-3 Riesgo Bajo
4-6 Riesgo Medio
7-9 Riesgo Alto
>10 Riesgo Extremo
Para su medida se usan piranómetros específicos de ultravioleta. Estos
normalmente utilizan un filtro de alta calidad para aproximar la
respuesta espectral del aparato a la respuesta que presenta la piel
humana a los efectos del Sol (Función eritemática).
LA RED RADIOMÉTRICA NACIONAL DE LA AGENCIA ESTATAL DE METEOROLOGÍA
EL CENTRO RADIOMÉTRICO NACIONAL
Según la O.M.M. los Centros Radiométricos Nacionales son los encargados
de servir como centro de calibración, mantenimiento y revisión, de los
instrumentos de radiación, de las estaciones integrantes de cada Red
Radiométrica Nacional, para lo cual:
- Debe poseer y mantener al menos un radiómetro absoluto, para su uso
como patrón de referencia para la calibración de los instrumentos de la
red radiométrica.
- Este radiómetro debe ser comparado con un Patrón de referencia
regional al menos cada 5 años.
- Debe tener las instalaciones y equipos necesarios para la revisión y
calibración del instrumental de la red radiométrica.
- También será el responsable de tener al día y preparar toda la
documentación técnica necesaria para la operación y mantenimiento de la
Red radiométrica.
- Todo esto tendrá como fin la recepción y el almacenamiento de todos
los datos obtenidos en las estaciones de la red, asegurando su exactitud
y fiabilidad.
En España el Centro Radiométrico Nacional (CRN), se halla adscrito a la
Agencia Estatal de Meteorología, dependiente del Ministerio de Medio
Ambiente, M. Rural y el CRN así mismo es el responsable de la compra,
instalación, calibración y mantenimiento de todos los equipos de la Red
Radiómetrica Nacional.
En CRN se reciben, procesan y depuran, todos los datos de la Red
Radiométrica.
A partir de estos datos se elaboran tanto medias, informes mensuales,
página Web diaria con los datos de Radiación Ultravioleta B y capa de
ozono. Se tramitan las peticiones de calibraciones y de datos, de
usuarios, tanto de dentro de Aemet, como de organismos o empresas con
convenios con la Agencia, como del público en General.
Todos estos datos se envían al Centro Mundial de Datos de Radiación de
San Petersburgo (Rusia).
En la Estación del Centro Radiométrico Nacional situada en la Sede
Central de la Agencia Estatal de Meteorología, en la Ciudad
Universitaria de Madrid, se toman medidas de radiación Global, Directa,
Difusa, Infrarroja, Radiación Ultravioleta A, Ultravioleta B y
ultravioleta B difusa (con el sensor en sombra), Radiación solar global
en planos inclinados, PAR (Radiación fotosintética), capa de Ozono,
ultravioleta espectral y espesor óptico de aerosoles.
LA RED RADIOMÉTRICA NACIONAL
La Red Radiométrica de la Agencia Estatal de Meteorología tiene como
finalidad la medida de la radiación solar en sus diferentes componentes
(Global, difusa, directa y reflejada) y principales longitudes de onda
(visible, infrarroja y ultravioleta). Está compuesta de 58 estaciones.
- 24 estaciones donde se mide radiación global, directa y difusa.
- 13 estaciones donde se mide radiación global y difusa.
- 22 estaciones donde se mide radiación infrarroja.
- 2 estaciones donde se mide además infrarroja reflejada.
- 26 estaciones donde se mide radiación ultravioleta B.
- 22 estaciones donde se mide solamente radiación global, de las cuales
21 son sensores integrados en estaciones automáticas en Aeropuertos.
La Red Radiométrica Nacional está equipada con piranómetros
termoeléctricos (Radiación Global y Difusa), pirheliómetros (Radiación
Directa), pirgeómetros (Radiación infrarroja), y piranómetros de banda
ancha para medida de radiación ultravioleta, calibrados bianualmente por
el Centro Radiométrico Nacional de la Agencia Estatal de Meteorología.
En una estación principal tipo, gestionada directamente por el CRN, se
miden las siguientes variables: Global, Directa, Difusa, infrarroja y
UVB. Los equipos de global, directa, difusa e infrarroja, están montados
sobre un seguidor solar automático y conectados a un Equipo de
Adquisición de datos, que almacena datos minutales y con el que vía red,
se conecta en tiempo real, descargándose y revisándose diariamente los
datos.
Fuente: AEMET
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