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7/26/2019 Trabajo Autnomo I
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Introduccin a la Energa Solar
Trabajo Autnomo 102-Jun-2016, I Trmino 2015-2016
Ronnie Stalin Delgado AuriaFacultad de Ingeniera en Mecnica y Ciencias de la Produccin (FIMCP)
Escuela Superior Politcnica del Litoral (ESPOL)Guayaquil - [email protected]
Reflectancia
La reflectancia o reflectividad es la fraccin de la energa que recibe una superficie la cual
es reflejada por esta.
La reflectancia es una propiedad promedio debido a que la radiacin incidente a la
superficie viene de todas las direcciones y longitudes de ondas posibles, pero tambin se
puede definir para una longitud de onda especfica (reflectancia espectral o monocromtica)
y una direccin especfica (reflectancia bidireccional) o para ambas.
Las variables que afectan a la reflectancia monocromtica biangular son la longitud de onda
y los ngulos de incidencia de la radiacin.
La reflectancia tiene naturaleza biangular, ya que depende no solo de la direccin de la
radiacin incidente sino que tambin de la direccin de la radiacin reflejada. Para una
superficie real tenemos que la radiacin se refleja de una manera irregular, es decir con
diferentes magnitudes y direcciones. Para una superficie difusa (como un cuerpo negro) la
radiacin es reflejada de manera uniforme en todas las direcciones, mientras que para las
superficies especulares el ngulo de reflexin es el mismo que el ngulo de incidencia.
Absorbancia
La absorbancia o absortividad es la fraccin de la energa que recibe una superficie lacual es absorvida por esta.
Al igual que la reflectancia, la absorbancia es una propiedad promedio y tambin es posible
definirla para diferentes direcciones y longitudes de onda.
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Tato la absorbancia como la reflectancia pueden definirse en trmino de sus contrapartes
espectrales.
Cuerpo Negro
Un cuerpo negro es un cuerpo idealizado, es aquel que se puede considerar como un
emisor y absorbedor perfecto de radiacin, es decir que a cierta temperatura y longitud de
onda especfica, ninguna superficie puede emitir ms energa que un cuerpo negro.
Sin importar la longitud de onda, un cuerpo negro absorbe, toda la radiacin incidente.
Tambin emite radiacin de manera uniforme en todas las direcciones, lo se conoce como
emisor difuso.
El concepto de cuerpo negro al ser una idealizacin, es utilizado para comparar la cantidad
mxima de radiacin que puede ser emitida por un cuerpo real a una temperatura
especfica.
La energa de radiacin que es emitida por un cuerpo negro se calcula mediante la ley de
Stefan-Boltzmann:
En donde = 5.67108 /24 es la constante de Stefan-Boltzmann y T es la
temperatura de la superficie en kelvin.
Esta relacin nos permite calcular el valor total de energa emitida por un cuerpo negro, es
decir la suma de la radiacin emitida sobre todas las longitudes de onda.
Si se desea conocer la cantidad de energa por radiacin emitida por un cuerpo negro en
torno a la longitud de onda , se debe utilizar la ley de Planck:
En donde:
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Esta radiacin es vlida para una superficie en el vaco o un gas. Para otros medios es
necesario modificarla reemplazando C1por C1/n2, en donde n es el ndice de refraccin del
medio.
Si se grafica la ley de Planck obtenemos una grfica denominada espectro de emisin
del cuerpo negro, del cual podemos sacar varias conclusiones:
La radiacin emitida es una funcin de la longitud de onda. A una temperatura
especfica se incrementa con la longitud de onda, llega a un pico y luego decrece al
crecer la longitud de onda.
A cualquier longitud de onda, la radiacin emitida se incrementa al aumentar la
temperatura.
Mientras va aumentando la temperatura las curvas se desplazan a la izquierda,
hacia la regin de las longitudes de onda ms cortas. Es decir a temperaturas ms
elevadas la mayor parte de radiacin es emitida por las longitudes de ondas ms
cortas.
La longitud de onda a la cual se presenta el pico para una temperatura especfica se
expresa por la ley del desplazamiento de Wien como:
Factores de Visin o Forma
Es la fraccin de la radiacin que sale de una superficie y choca directamente contra otra.
Es una cantidad puramente geomtrica e independiente de las propiedades de la superficie
y la temperatura.
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Regla de Reciprocidad para superficies negras
En un intercambio de radiacin entre dos superficies i y j, siempre que ambas sean emisoras
y reflectoras difusas (como lo son los cuerpos negros) se cumple la ley de reciprocidad que
dice que los factores de visin y no son iguales entre s a menos que las reas de las
superficies sean iguales.
O escrita de otra manera:
Trabajos Citados
Cengel, Y., & Ghajar, A. (2011). Transferencia de Calor y Masa. Mxico: The
McGraw-Hill Companies.
Incropera, F., Dewitt, D., Bergman, T., & Lavine, A. (2007). Fundamentals of heat
and mass transfer. Estados Unidos: John Wiley & Sons, Inc.
Guyer, E.. (1999). The handbook of applied thermal design. Castleton, NY.: Taylor
& Francis.