Ciencia y
Biodiversidad
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LA ENERGÍA SOLAR EN LA CUENCA
DEL RÍO APAQUÍ COMO BASE PARA
LA FORMULACIÓN DE PROYECTOS DE
DESARROLLO SUSTENTABLE, CARCHI-
ECUADOR
LA ENERGÍA SOLAR EN LA CUENCA DEL RÍO APAQUÍ
COMO BASE PARA LA FORMULACIÓN DE PROYECTOS DE
DESARROLLO SUSTENTABLE, CARCHI-ECUADOR
SOLAR ENERGY IN THE APAQUÍ RIVER BASIN AS A BASIS FOR THE
FORMULATION OF SUSTAINABLE DEVELOPMENT PROJECTS, CARCHI-
ECUADOR
Recibido: 30/10/2017 – Aceptado: 26/11/2017
Consuelo del Pilar Ruiz Pomasqui
Docente en la Universidad Politécnica Estatal del Carchi
Tulcán – Ecuador
Magister en Manejo de Recursos Naturales
consue_ruiz@yahoo.com
https://orcid.org/0000-0002-7389-3896
Germán Alfredo Mora Trujillo
Docente en la Universidad Politécnica Estatal del Carchi
Tulcán – Ecuador
Magister en Gestión Integral de Cuencas Hidrográficas
vecodesmora@hotmail.com
https://orcid.org/0000-0002-5316-1794
Nelson Germán Heredia Enríquez
Docente en la Universidad Politécnica Estatal del Carchi
Tulcán – Ecuador
Magister en Administración de Negocios
nheredia73@hotmail.es
https://orcid.org/0000-0001-5219-794X
Como citar este artículo:
Ruiz, C., Mora, G., & Heredia, N. (Enero – Diciembre 2019). La energía solar en la
Cuenca del río Apaquí como base para la formulación de proyectos de desarrollo
sustentable, Carchi - Ecuador. Tierra Infinita (5), 83-96.
https://doi.org/10.32645/26028131.956
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Ruiz, C., Mora, G., & Heredia, N. (Enero – Diciembre 2019). La energía solar en la Cuenca del río Apaquí como base para la formulación de proyectos de desarrollo
sustentable, Carchi-Ecuador. Tierra Infinita (5), 83 - 90. https://doi.org/10.32645/26028131.956 84
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Resumen
La investigación tiene como objetivo valorar la energía y distribución temporal de la heliofanía
del sol en la cuenca del Río Apaquí con fines de generación eléctrica, mediante la valoración de
la irradiación con aplicación de sistemas de información geográfica (SIG). El análisis radicó en
obtener información fidedigna y exacta de estaciones meteorológicas de la cuenca del Río Apaquí.
Los datos solares publicados en los anuarios meteorológicos del INAMHI se compararon con
información satelital. En el estudio se determinó la radiación solar media, mensual y anual, con
información de 25 años. De igual forma se generó el mapa solar de la cuenca en estudio que
permitió la ubicación espacial y la potencia disponible del sol para proyectos de generación
eléctrica con sistemas fotovoltaicos. El estudio solar permite además examinar la distribución, la
temporalidad y la intensidad de radiación solar. De este modo la investigación indica que la
irradiación máxima se presenta en los meses de julio, agosto y septiembre, en la temporada seca
en Ecuador con potencia de 14,84 Kilo julios por metro cuadrado. La baja irradiación de la cuenca
del Río Apaquí se registra en enero, febrero y marzo con una potencia de 13,83 Kilojulios por
metro cuadrado, datos primordiales que permiten la ejecución de proyectos de generación
eléctrica con uso de la energía radiante del sol con cero emisiones de CO2, que contribuye a
disminuir los efectos del cambio climático.
Palabras Clave: Irradiación, intensidad, mapa solar, heliofanía
Abstract
The objective of the present investigation was to assess the energy and temporal distribution of the
sun heliophany that resides in the Apaquí river basin for the purpose of generating electricity, by
assessing irradiance with application of geographic information systems (GIS). The analysis was
to obtain reliable and accurate information from meteorological stations in the Apaquí River basin.
The solar data published in the INAMHI meteorological yearbooks were compared with satellite
information. In the study, the average, monthly and annual solar radiation was determined, with
information of 25 years. Likewise, the solar map of the basin under study was generated that
allowed the spatial location and the available power of the sun to be used in power generation
projects with photovoltaic systems. The solar map also allows us to examine the distribution,
temporality and intensity of solar radiation. In this way, the research indicates that the maximum
irradiance occurs in the months of July, August and September, in the dry season in Ecuador with
power of 14.84 KJ / m2 / day. The low irradiance of the Apaquí River basin was registered in
January, February and March with a power of 13.83 KJ / m2 / day, fundamental data that support
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the execution of power generation projects using the radiant energy of the sun with zero CO2
emissions, which helps to reduce the effects of climate change.
Keywords: Irradiance, intensity, solar map, heliophany
Introducción
Las energías alternativas se generan en la misma naturaleza no se extinguen, se generan
continuamente y conservan el ambiente natural. Por la ubicación geográfica del Ecuador se
convierte en un país privilegiado en fuentes de energía renovables especialmente la energía radiante
del sol debido a la posición de la zona ecuatorial de la tierra con respecto al sol.
En la cuenca del Río Apaquí se encuentran funcionando cuatro estaciones meteorológicas,
ubicadas por el Instituto Nacional de Meteorología e hidrología (INAMHI), cuya información está
disponible en los anuarios meteorológicos. Esta información puede ser utilizada con fines
energéticos para su aplicación en proyectos de generación eléctrica tales como: sistemas
fotovoltaicos para iluminación, proyectos de extracción de agua subterránea o como energía solar
térmica para agua caliente sanitaria (ACS).
El presente trabajo estudia la radiación solar por el interés que genera el uso de las energías
limpias con fines energéticos y principalmente para apoyar al cambio de la matriz energética. Es
importante considerar que el uso de energías alternativas contribuye a bajar el consumo de
combustibles de origen fósil que produce emanaciones de CO2, gas considerado el causante del
calentamiento global que incide en el cambio climático; además con los resultados de este estudio
los Gobiernos Autónomos Descentralizados ubicados dentro de la cuenca – GAD´s podrán
implementar proyectos energéticos sustentables, mediante el uso de la radiación del sol como
fuente de energía limpia.
Materiales y Métodos
Desarrollo de la ponencia
En base a la información que registran las cuatro estaciones meteorológicas, colocadas por
el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) La Cuenca del Apaquí se caracteriza
por el potencial de energía disponible y además la ubicación georreferenciada mediante un mapa
solar y corroborado con un mapa de temperaturas promedio del área de estudio.
En esta demostración se logró caracterizar la disponibilidad de energía solar en la cuenca
del Río Apaquí como plataforma para la enunciación de planes de desarrollo sostenible.
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Metodología
El presente estudio se desarrolló bajo un enfoque cuantitativo, con la finalidad de construir
la metodología utilizada para alcanzar el objetivo propuesto.
Se asumió el tipo de investigación descriptiva por que se estimó la radiación solar dentro
de la cuenca del Río Apaquí empleando como variables meteorológicas temperatura, radiación
solar y precipitación; y el diseño de investigación para este estudio fue el documental y de campo,
en la investigación de campo se visitó las estaciones meteorológicas que se encuentran dentro de
la cuenca del Río Apaquí.
El escenario de la investigación es la provincia del Carchi con los cantones Bolívar,
Montúfar, San Pedro de Huaca y Tulcán.
En las técnicas e instrumentos utilizados se aplicó análisis documental, el registro se lo
realizó en unidades de almacenaje, se analizó la información de la radiación solar, análisis de los
cuadros estadísticos que contiene la información de las variables atmosféricas obtenida de los
anuarios del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología – INAMHI de las estaciones San
Gabriel, Hacienda UPEC, Tufiño y Julio Andrade y se contrastó con datos satelitales descargados
de la página de la NASA. Prediction of Worldwide, Energy Resource.
La elaboración del mapa de temperatura de la cuenca del Río Apaquí partió de la generación
de la metodología del álgebra de mapas generados en ArcGIS 10.4, que consiste en la superposición
de capas raster o shapefile a escala 1:100.000; las variables utilizadas fueron: datos de radiación
solar (W/m2), temperaturas (isotermas-ºC), precipitación (isoyetas-mm), se evaluo los registros
solares, se estudió la radiación promedio anual, se analizó las horas pico solar predominantes, se
procesó y se modeló o simuló con el software especializado Database management system (DBMS)
y mediante el software de World Clim versión 2; fue necesario transformar las horas brillo solar en
potencia efectiva y finalmente esta potencia efectiva solar se transformó en unidades de uso común:
Kwh/m2, KJh/m2 y MJh/m2.
Resultados y Discusión
Se utilizó las herramientas ArcGIS, para la construcción de las isolíneas de radiación solar con
intervalos de 100 W/m2 que permitió elaborar un atlas solar, el mismo que señala las zonas de alto
potencial de radiación que permiten puntualizar sitios garantizados para la implementación de
proyectos solares.
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Se categorizó el comportamiento de la radiación solar mensual y anual para conocer la
disponibilidad de energía solar en la cuenca del Río Apaquí como base para la formulación de
proyectos de desarrollo sustentable.
En la estación meteorológica San Gabriel ubicada a 2860 msnm que se encuentra a
mayor altitud, analizando los valores de heliofanía/mes, se determinó que la mayor radiación
solar corresponde a julio, agosto y septiembre. El mes de menor heliofanía es febrero; el
promedio de radiación en año 2016 es de 140,00 horas/sol/año En la misma estación en el año
1995 se presentan dos rangos de mayor heliofanía tanto en el mes de febrero como en los meses
de julio y agosto.
Los meses de baja radiación solar corresponde a marzo y abril, siendo el de mayor.
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Figura 3.
Comparación de las radiaciones solares registradas en la estación meteorológica San
Gabriel, análisis de 26 años.
Figura 4.
Mapa solar cuenca del Río Apaquí-radiación solar (Kj/m
2
/día)
Figura 5.
Mapa de temperaturas medias cuenca del Río Apaquí- temperatura media anual ("
C)
$epliembre
Octubre y
noviembre
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Conclusiones
Este Atlas se pone a disposición de las instituciones públicas y privadas, la comunidad
científica y público en general como un valioso documento, que incluye la cuantificación del
potencial solar disponible y con posibilidades de generación eléctrica, en base a mapas mensuales
de insolación directa, con el fin de ubicar proyectos locales más específicos que permitan utilizar
esta tecnología para obtener calor y electricidad para diversas aplicaciones.
Con la presentación del Atlas, se aspira que esta contribución, se sume al crecimiento y
desarrollo económico y social del País.
Crear conciencia en instituciones públicas y privadas para la implementación de proyectos
de generación eléctrica con uso de energía solar, contribuyendo de esta manera a solucionar los
graves efectos del cambio climático en el planeta.
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Como citar este artículo:
Ruiz, C., Mora, G., & Heredia, N. (Enero – Diciembre 2019). La energía solar en la Cuenca del río Apaquí como base para la formulación de proyectos de desarrollo
sustentable, Carchi-Ecuador. Tierra Infinita (5), 83 - 90. https://doi.org/10.32645/26028131.956 90
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