Tal y como se explicó en entradas anteriores, otra de las limitaciones importantes a la hora de interpretar los resultados de los mapas de confort climático es la premisa de que el sujeto se encuentra a la sombra, compensando por lo tanto, el infracalentamiento con el aumento de los niveles CLO, sin tener en cuenta los posibles efectos de la radiación solar. Debido al altísimo número de horas de insolación que se tienen en Gran Canaria, se considera a priori, que gran parte de las zonas que aparecen con niveles CLO=1 o CLO=2 en los mapas realizados, entrarían de forma pasiva en zona de confort climático. Por lo tanto, en este mapa horario de confort climático con nivel de radiación se supondrá que, un lugar está en zona de confort o bien porque la combinación de humedad y temperatura son las adecuadas para estar a la sombra, o bien la temperatura es baja, pero se compensa con la exposición al sol.
La radiación solar que hay que tener en cuenta es la llamada radiación solar total, que está formada por las componentes radiación solar directa, difusa y reflejada. (Pons X. 1996. "Estimación de la Radiación Solar a partir de modelos digitales de elevaciones. Propuesta metodológica". A: VII Coloquio de Geografía Cuantitativa, Sistemas de Información Geográfica y Teledetección. Juaristi, J. i Moro, I. (eds.) Vitoria-Gasteiz)
La radiación solar que hay que tener en cuenta es la llamada radiación solar total, que está formada por las componentes radiación solar directa, difusa y reflejada. (Pons X. 1996. "Estimación de la Radiación Solar a partir de modelos digitales de elevaciones. Propuesta metodológica". A: VII Coloquio de Geografía Cuantitativa, Sistemas de Información Geográfica y Teledetección. Juaristi, J. i Moro, I. (eds.) Vitoria-Gasteiz)
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| Radiación directa, difusa y reflejada |
En general, la radiación directa es el componente más grande de la
radiación total y la radiación difusa es el segundo componente más
grande. La radiación reflejada constituye sólo una pequeña
proporción de la radiación total, excepto para las ubicaciones rodeadas
por superficies altamente reflectantes como puede ser un manto de nieve.
El primer paso sería, por lo tanto, modelizar la radiación solar total recibida en la isla según los tramos horarios con luz diurna, coincidiendo además, que los valores de radiación mostrados en la carta son también horarios (Vatios por hora y metro cuadrado). Para ello contamos con los datos de la AEMET en el que se ofrecen los resúmenes mensuales de la radiación solar directa acumulada durante los años 2007-2011 en Kj/m2.
En dicha tabla se hace la conversión entre Kj y W a razón de: 1 vatio (W) = 0.277778 Kj y se obtiene un valor mensual promedio de los vatios por hora y metro cuadrado de la estación de Maspalomas.
A la vista del resumen, resulta que con una única estación resulta imposible obtener un modelo fiable para el resto de la isla, contando además con que los datos se refieren a los vatios acumulados en todo un mes. Esto último se puede solventar haciendo un cálculo estimativo de vatios por hora en función del número de horas de sol promedio para la isla de Gran Canaria, según el INE . Aún así, no se obtendría la evolución de los valores de radiación a lo largo del día.
Por esto motivos se hizo necesario recurrir a un simulador de radiación solar. Concretamente al que se incluye como parte del módulo de Spatial Analyst Tools incluido en la aplicación ArcGIS.
En este simulador se tiene en cuenta que la radiación recibida depende en gran medida de la forma del terreno y la ubicación en cada punto estudiado. Por lo tanto, el cálculo de la radiación comienza con la estimación de la cantidad visible de cielo o cuenca visual, desde cada punto a partir de los datos proporcionados por perfiles hechos sobre el MDE, trazando una semiesfera y dibujando de esta forma, el horizonte de obstáculos.
La radiación directa se calcula mediante el mapa solar en cada punto estudiado. Dicho mapa solar se forma a partir de la colocación de una semiesfera sobre cada punto estudiado y se analiza la posición del sol en función del periodo de tiempo configurado y que será el que establezca la amplitud de los sectores del mapa. El mapa solar mostrará el paso del sol a lo largo del día y en función de los meses del año, computando para cada sector la cantidad de radiación directa acumulada.
El primer paso sería, por lo tanto, modelizar la radiación solar total recibida en la isla según los tramos horarios con luz diurna, coincidiendo además, que los valores de radiación mostrados en la carta son también horarios (Vatios por hora y metro cuadrado). Para ello contamos con los datos de la AEMET en el que se ofrecen los resúmenes mensuales de la radiación solar directa acumulada durante los años 2007-2011 en Kj/m2.
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| Valores mensuales de radiación solar directa |
En dicha tabla se hace la conversión entre Kj y W a razón de: 1 vatio (W) = 0.277778 Kj y se obtiene un valor mensual promedio de los vatios por hora y metro cuadrado de la estación de Maspalomas.
A la vista del resumen, resulta que con una única estación resulta imposible obtener un modelo fiable para el resto de la isla, contando además con que los datos se refieren a los vatios acumulados en todo un mes. Esto último se puede solventar haciendo un cálculo estimativo de vatios por hora en función del número de horas de sol promedio para la isla de Gran Canaria, según el INE . Aún así, no se obtendría la evolución de los valores de radiación a lo largo del día.
Por esto motivos se hizo necesario recurrir a un simulador de radiación solar. Concretamente al que se incluye como parte del módulo de Spatial Analyst Tools incluido en la aplicación ArcGIS.
En este simulador se tiene en cuenta que la radiación recibida depende en gran medida de la forma del terreno y la ubicación en cada punto estudiado. Por lo tanto, el cálculo de la radiación comienza con la estimación de la cantidad visible de cielo o cuenca visual, desde cada punto a partir de los datos proporcionados por perfiles hechos sobre el MDE, trazando una semiesfera y dibujando de esta forma, el horizonte de obstáculos.
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| Cálculo de la cuenca visual |
La radiación directa se calcula mediante el mapa solar en cada punto estudiado. Dicho mapa solar se forma a partir de la colocación de una semiesfera sobre cada punto estudiado y se analiza la posición del sol en función del periodo de tiempo configurado y que será el que establezca la amplitud de los sectores del mapa. El mapa solar mostrará el paso del sol a lo largo del día y en función de los meses del año, computando para cada sector la cantidad de radiación directa acumulada.
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| Ejemplo de mapa solar |
Por su parte, la radiación difusa se
origina desde todas las direcciones del cielo como resultado de la
dispersión de componentes atmosféricos (nubes, partículas y más). Para
calcular la radiación difusa de una ubicación en particular, se crea un
mapa celeste para representar una vista hemisférica de todo el cielo
dividida en una serie de sectores del cielo por ángulos de cénit y
acimutales. A cada sector se le asigna un único valor de identificación,
junto con ángulos de cénit centroide y acimutales. La radiación difusa
se calcula para cada sector del cielo en base a la dirección (cénit y
acimut).
Finalmente, la radiación solar total se calcula sumando la radiación directa y la difusa superponiendo el mapa solar, el mapa celeste y la cuenca visual.
Los valores de divisiones temporales del mapa solar, así como las divisiones acimutales y cenitales del mapa celeste son cofigurables desde la interfase de la aplicación. Otro valor configurable es la transmitividad o porcentaje de radiación solar que llega a suelo con el que se puede reflejar en el cálculo el valor de turbiedad de la atmósfera.
Como el simulador permite elegir un periodo de tiempo dentro del año y segmentarlo, se realizaron varias pruebas con los parámetros indicados y se contrastaron con los valores medidos por la AEMET resultando que los valores que más se aproximaron son:
• Radiación difusa: 0.3 (corresponde al 30% del total)
• Transmitividad: 0.7
Con estos valores se calcularon las cantidades de radiación total por metro cuadrado en los días 15 de cada mes para tomarlos como días-tipo, a intervalos de una hora.
Todos los datos obtenidos se trasladaron a formato numérico de MatLAB, y se dispuso para utilizarlos junto con los datos horarios de evolución de temperatura y de humedad relativa obtenidos en mapa anteriores. Tomando como base el algoritmo preparado para el mapa horario de confort, se procedió al cálculo del mapa horario de confort climático con radiación únicamente en el tramo horario correspondiente al día, es decir, entre las 7 y las 20 horas. Fuera de estos límites la radiación recibida se considera insuficiente como para alterar significativamente el resultado.
El resultado esperado en este mapa es 1 si el punto cae en zona de confort climático o se puede compensar con la radiación en el tramo horario estudiado, y cero en el resto de los casos. Como ejemplo se muestra la imagen del mapa obtenida para el mes de mayo a las 13 horas.
En la siguiente figura se muestra la evolución horaria del mapa de confort climático con radiación solar en primavera.
A la vista de los resultados obtenidos se pueden extraer las siguientes conclusiones:
· Al tener en cuenta la radiación solar, se amplía considerablemente la superficie de la Isla en confort climático, aunque la parte correspondiente a la compensación por radiación solar está muy dispersa debido al método de modelización seguido.
· Por el mismo motivo, se observan que hay meses en los que partes del día aparecen con grandes zonas de confort y que en el mapa de medias mensuales aparecen con factores de compensación por ropa CLO=1
· Hay zonas en que los excesivos valores de radiación solar sobrepasan los valores de compensación previstos en la carta bioclimática.
Las imágenes individuales obtenidas en este mapa se pueden ver aquí.
Las imágenes de evolución horaria por estaciones se pueden ver aquí.
Enlaces de interés:
Anterior: Mapa Horario de Confort Climático con factor CLO
Siguiente: Conclusiones
La
siguiente figura es un mapa celeste con sectores del cielo definidas por
8 divisiones de cénit y 16 divisiones de acimut. Cada color representa
un único sector del cielo, o porción del cielo, desde donde se origina
la radiación difusa.
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| Ejemplo de mapa celeste de radiación difusa |
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| Superposición de mapas con la cuenca visual |
Los valores de divisiones temporales del mapa solar, así como las divisiones acimutales y cenitales del mapa celeste son cofigurables desde la interfase de la aplicación. Otro valor configurable es la transmitividad o porcentaje de radiación solar que llega a suelo con el que se puede reflejar en el cálculo el valor de turbiedad de la atmósfera.
Como el simulador permite elegir un periodo de tiempo dentro del año y segmentarlo, se realizaron varias pruebas con los parámetros indicados y se contrastaron con los valores medidos por la AEMET resultando que los valores que más se aproximaron son:
• Radiación difusa: 0.3 (corresponde al 30% del total)
• Transmitividad: 0.7
Con estos valores se calcularon las cantidades de radiación total por metro cuadrado en los días 15 de cada mes para tomarlos como días-tipo, a intervalos de una hora.
Todos los datos obtenidos se trasladaron a formato numérico de MatLAB, y se dispuso para utilizarlos junto con los datos horarios de evolución de temperatura y de humedad relativa obtenidos en mapa anteriores. Tomando como base el algoritmo preparado para el mapa horario de confort, se procedió al cálculo del mapa horario de confort climático con radiación únicamente en el tramo horario correspondiente al día, es decir, entre las 7 y las 20 horas. Fuera de estos límites la radiación recibida se considera insuficiente como para alterar significativamente el resultado.
El resultado esperado en este mapa es 1 si el punto cae en zona de confort climático o se puede compensar con la radiación en el tramo horario estudiado, y cero en el resto de los casos. Como ejemplo se muestra la imagen del mapa obtenida para el mes de mayo a las 13 horas.
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| Mapa horario de Confort Climático con Radiación Solar, mes de mayo a las 13 horas |
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| Evolución horaria del mapa de Confort Climático con Radiación Solar mese de primavera |
· Al tener en cuenta la radiación solar, se amplía considerablemente la superficie de la Isla en confort climático, aunque la parte correspondiente a la compensación por radiación solar está muy dispersa debido al método de modelización seguido.
· Por el mismo motivo, se observan que hay meses en los que partes del día aparecen con grandes zonas de confort y que en el mapa de medias mensuales aparecen con factores de compensación por ropa CLO=1
· Hay zonas en que los excesivos valores de radiación solar sobrepasan los valores de compensación previstos en la carta bioclimática.
Las imágenes individuales obtenidas en este mapa se pueden ver aquí.
Las imágenes de evolución horaria por estaciones se pueden ver aquí.
Enlaces de interés:
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