Radiación solar y zonas climáticas
La radiación solar y zonas climáticas resultaron factores que deben ser controlados, ya que el exceso o la ausencia de los mismos puede causar daños irreversibles.
facultad de ingeniería · electricidad
mié. 24 de nov. 2021
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El comportamiento energético de un edificio está condicionado en gran parte por el clima, la temperatura y el nivel de radiación incidente en la zona. Todos estos factores tienen diferentes niveles de comportamiento según las diferentes zonas climáticas del planeta. Es por ello por lo que, tras el estudio del concepto físico de la radiación solar y de los efectos que esta produce sobre personas y el medioambiente, se establece la importancia que tiene la radiación solar sobre el comportamiento energético de los edificios. Un comportamiento que estará claramente establecido por la ubicación geográfica del mismo.

Radiación solar

Se conoce como radiación solar a la energía que, en forma de luz, se recibe del sol. La radiación solar se define como el conjunto de radiaciones electromagnéticas que son emitidas por el sol. Este conjunto de radiaciones son el resultado de diversas reacciones nucleares producidas por la fusión (o unión) de núcleos de átomos. En esta operación se libera una enorme cantidad de energía, que es la emitida por el sol. La radiación solar es la fuente de energía más importante y la razón por la cual existe vida en el planeta tierra. Esta radiación solar es la responsable de otras modalidades de energía relevantes como lo son el viento o las olas del mar.

Tipos de radiación solar

La radiación solar se puede clasificar en diferentes tipos según la cantidad de luz recibida. Principalmente, se distinguen tres:

  • Radiación solar directa: es la radiación recibida de forma directa desde el sol, es decir, es la cantidad de luz procedente del sol que se recibe sobre la superficie terrestre. El valor de esta radiación depende de la nubosidad del momento y de la época del año.
  • Radiación solar difusa: también llamada radiación dispersa. Es la radiación solar que se recibe a partir de la luz que atraviesa las partículas de aire o agua y sobre las cuales incide inicialmente la radiación directa. En este proceso, el haz de luz directa se dispersa o divide en más haces de luz, pero con algo menos de potencia.
  • Radiación solar de albedo: es la radiación que se recibe de manera indirecta a partir de la luz reflejada por otros objetos.

Irradiancia e irradiación solar

La radiación solar se propaga a través del espacio y viaja en todas direcciones. Esta radiación no sufre pérdidas significativas, pero al atravesar la atmósfera, la densidad de flujo radiante solar se mantiene constante en la superficie exterior (de la atmósfera). Luego se atenúa con el cuadrado de la distancia recorrida; se estará hablando entonces de irradiancia solar. Esta se puede definir como la potencia de radiación solar por una unidad de área incidente en una superficie determinada. Esto se expresa en unidades de W/m2.

Por otro lado, la energía de la radiación solar por unidad de área incidente en una superficie se define como irradiación solar. Se obtiene por medio de la integral definida en un periodo de tiempo de la irradiancia y se expresa en unidades de Wh/m2. Estos dos términos pueden relacionarse con dos conocidos parámetros eléctricos, la irradiancia es el equivalente a la potencia eléctrica (W); mientras que la irradiación se puede comparar con la energía (kWh).

Radiación solar por horas

La trayectoria que se aprecia del sol con referencia a la tierra es el resultado de la rotación del planeta. Mediante este movimiento se aprecian los días y las noches con la aparición y ocultación del sol. A medida que van avanzando las horas del día, también lo hace la incidencia solar sobre los edificios. Asimismo, con el cambio estacional (producto del movimiento del planeta alrededor del sol) se aprecian importantes variaciones de la incidencia de radiación solar sobre la superficie. Es relevante el estudio de la cantidad de radiación recibida por horas, independientemente de la estación.

Según va avanzando una jornada, la cantidad de sol recibida por la superficie de un edificio también va aumentando, sobre todo durante las primeras horas del día. Con estas variaciones los efectos de la radiación sobre las superficies van afectando cada vez más. Durante las primeras horas de luz solar, la incidencia de los rayos solares sobre la superficie terrestre tiene una trayectoria poco inclinada respecto a la horizontal. A medida que el sol va elevando su altura, lo hace también la inclinación de los rayos, incidiendo de forma cada vez más directa sobre la superficie terrestre.

Cuando el sol alcanza su posición más alta sobre el horizonte, lo hace también, de una manera más intensa, la incidencia de la luz que alcanza la tierra. Tras esta posición, nuevamente los rayos solares sobre la superficie varían progresivamente su inclinación hacia la horizontal. Dependiendo de la latitud terrestre, la incidencia de los rayos sufre diferentes variaciones, llegando a ser totalmente vertical sobre la superficie terrestre en las zonas ecuatoriales. Es necesario mencionar la variación de la posición del sol en las diferentes estaciones. El planeta tierra sufre cambios estacionales según su posición respecto al sol.

Efectos de la radiación solar

Efectos sobre el medioambiente

En las últimas décadas, muchos estudios en relación con el medioambiente se han centrado en el comportamiento del carbono y su relación tan directa con el cambio climático. En estas investigaciones, una importante parte de la radiación solar, la radiación ultravioleta (UV), es la principal responsable sobre la fijación de los niveles de carbono, tanto en los ecosistemas terrestres (plantas y suelos) como en los marinos (ríos y océanos). El entorno natural forma el conjunto de sumideros de carbono que hacen posible el equilibrio ambiental para el desarrollo de la vida en el planeta, tanto de personas como plantas y animales. La alteración de la concentración de carbono en estos elementos es producto de los diferentes efectos de la radiación solar sobre ellos.

Efectos sobre la salud humana

El sol, al igual que en el resto de los seres vivos, tiene efectos muy positivos en el ser humano, la posibilidad de vida es el primero de ellos. Entre los efectos beneficiosos de la luz solar se pueden citar la calidad de la respuesta muscular, la mejora de la actividad cardiovascular, la disminución de la presión sanguínea, mejora de la respuesta inmunológica del organismo o la promoción de la síntesis de vitamina D para estimular la fijación de calcio en los huesos. Pero la radiación solar puede tener también efectos muy perjudiciales sobre el cuerpo humano, efectos que pueden empeorar dependiendo de la duración, de la frecuencia a la exposición, de la intensidad de la luz solar del momento y de la fotosensibilidad del individuo.

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