Se trazan las cartas solarimétricas correspondientes a la Pampa Húmeda para los meses de enero y julio, usando krigaje para el trazado de isolíneas. Los datos empleados corresponden a 16 estaciones situadas en la zona o adyacentes a la misma, obtenidos con piranómetros de la Red Solarimétrica o mediante estimaciones hechas a partir de heliógrafos del Servicio Meteorológico Nacional (S.M.N.) Las cartas obtenidas son comparadas con las cartas solarimétricas de la República Argentina elaboradas por Grossi Gallegos. El notable acuerdo entre las mismas revela la aptitud del krigaje para el trazado de isolíneas en mapas de irradiación solar, así como su potencial de aplicación como complemento de los modelos, tanto físicos como estadísticos, del cálculo de la irradiación solar global empleando medidas satelitales.Pampa Humeda solarimetric maps are made for January and July using kriging for isolines plotting. The used information comes from 16 stations placed into the area or in its neighborhood; data were collected by pyranometers of the Solarimetric Network or estimated from heliographic records of the National Weather Service (S.M.N.). The maps obtained are compared with those made by Grossi Gallegos. The great similitude of both indicates the aptitude of kriging for plotting isolines in solar irradiation maps for homogeneous regions, as well as its great application potential as a complement of physical or statistical models for solar irradiation estimates using satellite data.Tema 11: Radiación solar y clima.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Grossi Gallegos, Hugo

Righini, Raúl

Spanish

SEDICI - Repositorio de la UNLP

TRAZADO DE LAS CARTAS SOLARIMÉTRICAS DE LA PAMPA HÚMEDA EMPLEANDO
MÉTODOS GEOESTADÍSTICOS
Raúl Righini, Hugo Grossi Gallegos
División Física, Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Nacional de Luján
Rutas 5 y 7, (6700) Luján, Buenos Aires, ARGENTINA
 E-mail: righini@mail.unlu.edu.ar
RESUMEN: Se trazan las cartas solarimétricas correspondientes a la Pampa Húmeda para los meses de enero y julio, usando
krigaje para el trazado de isolíneas.  Los datos empleados corresponden a 16 estaciones situadas en la zona o adyacentes a la
misma, obtenidos con piranómetros de la Red Solarimétrica o mediante estimaciones hechas a partir de heliógrafos del
Servicio Meteorológico Nacional (S.M.N.)  Las  cartas obtenidas son comparadas con las cartas solarimétricas de la
República Argentina elaboradas por Grossi Gallegos.  El notable acuerdo entre las mismas revela la aptitud del krigaje para el
trazado de isolíneas en mapas de irradiación solar, así como su potencial de aplicación como complemento de los modelos,
tanto físicos como estadísticos, del cálculo de la irradiación solar global empleando medidas satelitales.
PALABRAS CLAVE: cartas solarimétricas, Pampa Húmeda, krigaje.
INTRODUCCIÓN
Las cartas solariméticas siempre ha sido una herramienta de indudable importancia para la evaluación del recurso solar en
una determinada zona.  Las mismas permiten, mediante isolíneas, visualizar la variabilidad espacial y temporal de la
irradiación solar, lo que constituye una información imprescindible para las tecnologías que se valen de la radiación del sol
como recurso energético.
El trazado de estas cartas siempre es una tarea ardua, que requiere una base de datos depurada y un conocimiento empírico de
la  meteorología de la zona para obtener un producto confiable.  En particular, es de destacar que la presencia de grandes
masas boscosas, de montañas y de microclimas hacen dificultoso el trazado de mapas de irradiación solar global basándose
únicamente en los datos proporcionados por estaciones terrenas de medición de la radiación solar (Grossi Gallegos, 1998).
No obstante, en zonas planas, que no detenten una gran presencia de vegetación y cuya característica general sea la
regularidad del terreno, es posible trazar cartas de irradiación solar global empleando métodos geoestadísticos de
interpolación entre estaciones para el trazado de las isolíneas.
Dentro de los métodos geoestadísticos, el krigaje (también conocido como “kriging”) es un método de interpolación lineal
optimal, ya que minimiza los errores cometidos en la estimación del campo de radiación, incorporando información de la
estructura de ese campo por medio de una función denominada variograma (Aguiar, 1999).
La objetividad de dicho método en el trazado de isolíneas le ofrece un campo de aplicación amplio en llanuras extensas,
donde la baja densidad de las redes de medición (o su inexistencia en algunos casos) obliga a emplear métodos de
interpolación para la obtención de las cartas de irradiación solar.
De igual forma, el método se revela particularmente apto para tratar con datos obtenidos mediante los modelos existentes de
evaluación de la irradiación solar global empleando datos satelitales ya que permite el trazado de isolíneas que representen el
campo de radiación solar con un mínimo de error y de manera no arbitraria.
ANTECEDENTES
A principios de los años ´70 aparecen en la Argentina los primeros trabajos tendientes a establecer la distribución de la
radiación solar en el país.  Merecen citarse al respecto los trabajos de Crivelli y Pedregal (1972), donde aparecieron las cartas
de irradiación solar global mensual y anual del país, construidas en base a correlaciones establecidas entre la heliofanía
relativa y la irradiación global medidas localmente (Abeledo et al., 1973;  Crivelli y Abeledo, 1971),  empleando como
auxilio para el trazado de las mismas el Atlas Climático de la República Argentina publicado en 1960 por el  Servicio
Meteorológico Nacional (S.M.N.).
En forma paralela el procesamiento de datos existentes dio lugar a otros trabajos de evaluación del recurso solar de carácter
regional o nacional (Alanis et al., 1976; Fernández y García, 1977; Iriarte et al., 1979; Saravia et al., 1980: World
Meteorological Organization, 1981a; World Meteorological Organization, 1981b).
En 1976, en el entonces Departamento de Radiación Solar y Meteorología de la ex-Comisión Nacional de Estudios Geo-
Heliofísicos (CNEGH) presentaron a la Secretaría General de la Organización de los Estados Americanos (O.E.A.) un
proyecto destinado a  establecer un relevamiento solarimétrico mediante la instalación de estaciones de medición dotadas de
sensores de bajo costo, orientadas a la estimación del recurso solar con fines energéticos. La aprobación de este proyecto dio
lugar a la Red Solarimétrica Argentina.
El funcionamiento de esta red (que llegó a contar con 41 estaciones de medición activas) dio lugar a un conjunto de cartas de
radiación (Grossi Gallegos et al ,1985; Grossi Gallegos et al. 1986a; Grossi Gallegos, 1986b; Grossi Gallegos 1998) que
tomaban en cuenta datos de la Red Solarimétrica, información meteorológica y cobertura de vegetación.
En aquellos lugares en los que no se contaba con la suficiente cobertura por parte de las estaciones de medición (tales como
la Pampa Húmeda Argentina) se aplicaron  extrapolaciones de acuerdo al análisis de su variabilidad espacial (Grossi Gallegos
y Lopardo ,1988).
Los mapas de radiación elaborados  no se limitaron únicamente a la República Argentina, sino que como consecuencia de
convenios internacionales y trabajos conjuntos, surgieron una serie de cartas de radiación solar de varios países de América
del Sur. Un ejemplo de estos convenios lo da el Programa de Cooperación establecido en 1984 entre el Instituto Nacional de
Tecnología y Normalización (INTN), de Asunción del Paraguay, y la ex-Comisión Nacional de Investigaciones Espaciales
(CNIE), de Argentina.  El procesamiento de los datos de horas de insolación (heliofanía) existentes en Paraguay  tenía como
objetivo una primera evaluación del recurso solar y su distribución espacio-temporal en ese país.
Recientemente, partiendo de datos registrados por el satélite geoestacionario GOES procesados empleando el modelo físico
de Pinker (Pinker y Laszlo, 1992), se elaboraron dos cartas preliminares de radiación solar global del Paraguay, empleando
datos provenientes de la aplicación del mencionado modelo a 39 celdas de 280 km de lado que cubrían una superficie algo
mayor que la del país (Righini y Grossi Gallegos, 2000).
METODOLOGÍA
De la base de datos de irradiación solar global recibida a nivel del suelo en plano horizontal, proveniente de piranómetros
pertenecientes a la Red Solarimétrica  y de estimaciones obtenidas a partir de heliógrafos del Servicio Meteorológico
Nacional, se consideraron las medias mensuales correspondientes a 16 estaciones que estuviesen en la zona correspondiente a
la Pampa Húmeda  y en sus inmediaciones.  Las mismas son representadas en la figura 1, mientras que los datos tomados de
las mismas se presentan en la tabla 1. Dichos datos fueron procesados por el programa de cálculo desarrollado por Aguiar
(1999) para los Cursos Regionales de la Red Iberoamericana de Solarimetría (RISOL) del Programa CYTED.  El programa
calcula valores del campo de irradiación solar en diversos puntos de una red cuya densidad es definida a voluntad; el krigaje
es usado para el cálculo de los valores en los nodos de la red, haciendo una interpolación basada en los datos existentes en las
estaciones consideradas.
Figura  1.  Localidades consideradas para el      Tabla  1.  Localidades empleadas para el
trazado de las cartas en la Pampa Húmeda. trazado de cartas y valores de radiación
dados en kWh/m2
Los meses analizados fueron enero y julio; en las figuras 2 y 3  de la página siguiente se muestran los variogramas para cada
uno de ellos  y el valor de la pendiente de la recta de ajuste a los mismos. El radio de separación entre estaciones fue tomado
como 969 km, y se eligieron 25 clases para el modelado de los variogramas y  la aproximación de la función  de estructura.
Los mapas obtenidos por krigaje, correspondientes a dichos meses se presentan en la figuras 4 y 5. Las aproximaciones a esta
función fueron lineales y se consideró un valor del 10%  como error de medición instrumental.  En todos los mapas las
isolíneas están expresadas en kWh/m2,  estando separadas 0,5 kWh/m2 ya que el método (limitado por los errores de
Localidad Lat Long Ene Jul
Rafaela -31.22 -61.5 6.8 2.7
Córdoba -31.50 -64.17 6.3 2.6
Paraná -31.58 -60.55 6.6 2.8
Marcos Juárez -32.65 -62.17 6.5 2.4
Río IV -33.08 -64.36 6.8 2.4
Villa Mercedes -33.72 -65.84 6.4 2.6
San Miguel -34.55 -58.44 6.6 2.2
Anguil -22.50 -64.03 6.9 2
Balcarce -37.75 -58.30 6.6 1.8
Alto Valle -39.02 -67.48 7.5 1.8
Trelew -43.24 -65.27 7.2 1.7
Ceres -29.88 -61.96 6.5 2.7
Reconquista -29.17 -59.67 6.4 2.9
Gualeguaychú -32.97 -58.54 6.6 2.2
Mazaruca -33.60 -59.21 6.8 2.2
Laboulaye -34.13 -63.50 6.7 2.3
 
medición propios del instrumental de cada estación y los errores estadísticos asociados a la interpolación) impide obtener una
mejor resolución.
Pueden compararse las cartas obtenidas aplicando krigaje con las obtenidas por Grossi Gallegos (1998) para toda la
República Argentina (figuras 6 y 7), lo que muestra una buena concordancia entre ambas. El influjo de estaciones que se
encuentran  fuera del  área de la Pampa Húmeda debe  ser correctamente  evaluado;  cuando  se aplica  krigaje, es  importante
Figura 2.  Variograma correspondiente al mes de enero.                    Figura 3.  Variograma correspondiente al mes de julio.
Figuras 4 y 5. Cartas de radiación de la Pampa Húmeda, correspondiente los meses de enero y julio, obtenidas por krigaje.
tener en cuenta estaciones que se encuentren alejadas de la zona de interés ya que las mismas pueden revelar una tendencia
que ejerza una influencia significativa en la distribución espacial de las isolíneas.  Esto puede verse  en la carta de irradiación
en la Pampa Húmeda correspondiente a enero, donde la isolínea de 7 kWh/m2 aparece debido a la influencia de las estaciones
de Trelew y Alto Valle (consideradas  dentro de las 16 estaciones usadas), así como la línea de 6,5 kWh/m2 está curvada
hacia el norte debido a los valores de irradiación registrados por las estaciones situadas al norte de la Pampa Húmeda.
CONCLUSIONES
Las cartas de radiación de la zona correspondiente a la Pampa Húmeda Argentina para los meses de enero y julio, realizadas
usando krigaje, muestran un notable acuerdo con las realizadas por Grossi Gallegos empleando mayor información para el
trazado de las isolíneas.  El krigaje se revela  como apto para ser empleado como método objetivo de extrapolación e
interpolación para el trazado de isolíneas en zonas esencialmente planas,  uniformes, sin presencia de vegetación importante.
0 400 800 1200
0.0E+0
2.0E-1
4.0E-1
γ
y= 0.000230755 * X
Julio 
0 4 00 8 0 0 1200
0 . 0 E + 0 
2 . 0 E - 1 
4 . 0 E - 1 
γ Y = 0 . 0 0 0 1 6 6 3 4 1 * X 
E n e r o 
Separación entre estaciones (km) Separación entre estaciones (km)
El método es apropiado para ser  usado juntamente con modelos de estimación de la irradiación solar global en tierra a partir
de datos satelitales, donde en algunas zonas solamente se cuenta con la información de la radiación estimada a través del
modelo y es necesario contar con algún procedimiento no arbitrario cuando se encara el trazado de isolíneas para la
confección de cartas de radiación.
Figuras 6 y 7.  Cartas de Radiación de la República Argentina correspondientes a los meses de Enero y Julio, obtenidas por
Grossi Gallegos.
REFERENCIAS
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source. Technical Note No. 172, WMO-No. 557, pp. 59-81, Geneva, Switzerland.
World Meteorological Organization (1981b). Meteorological aspects of the utilization of solar radiation as an energy source.
Technical Note No. 172, WMO-No. 557, Anexo, Geneva, Switzerland .
ABSTRACT – Pampa Humeda solarimetric maps are made for January and July using kriging for isolines plotting. The used
information comes from 16 stations placed into the area or in its neighborhood; data were collected by pyranometers of the
Solarimetric Network or estimated from heliographic records of the National Weather Service (S.M.N.). The maps obtained
are compared with those made by Grossi Gallegos. The great similitude of both indicates the aptitude of kriging for plotting
isolines in solar irradiation maps for homogeneous regions, as well as its great application potential as a complement of
physical or statistical models for solar irradiation estimates using satellite data.
KEYWORDS: solarimetric maps, Pampa Humeda, kriging.


Trazado de las cartas solarimétricas de la pampa húmeda empleando métodos geoestadísticos

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Trazado de las cartas solarimétricas de la pampa húmeda empleando métodos geoestadísticos

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