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Estimación de la correlación entre radiación solar directa y radiación global horizontal mediante aplicación de instrumentación virtual

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2026-04-08

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Mendoza Osorio, Cesar Mauricio (2026). Estimación de la correlación entre radiación solar directa y radiación global horizontal mediante aplicación de instrumentación virtual. Universidad Distrital Francisco José de Caldas. https://hdl.handle.net/11349/101164

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Resumen

Electrical energy has been fundamental to the social, economic, and industrial development of societies. In the current context, marked by the need for a transition to renewable energy sources, photovoltaic solar energy emerges as a strategic alternative for Colombia, and particularly for Bogotá, thanks to its location and favorable levels of solar irradiance. The efficient use of this resource depends on a precise understanding of the components of solar radiation, such as global horizontal radiation (GHI) and direct normal radiation (DNI). However, in many contexts, only GHI measurements are available, making it necessary to develop methodologies that allow for estimating the contribution of DNI. In this work, a virtual instrument (VI) was developed in LabVIEW for the acquisition, processing, and analysis of solar radiation data, with the objective of estimating the correlation between global horizontal radiation and direct radiation in the central-eastern sector of Bogotá. Based on measurements taken over 35 days (November–December 2025), a 30.02% correlation was found between the two components, indicating that approximately 69.98% of the irradiance corresponds to diffuse radiation and albedo, highlighting the influence of local atmospheric conditions. The results showed high agreement with IDEAM data for global radiation, with discrepancies of only 1.36% in the daily energy evaluated, thus validating the reliability of the developed system. Furthermore, direct radiation was measured in an area where official records are unavailable, making a significant contribution to the characterization of the local solar resource. It is concluded that Bogotá has a moderate but constant solar potential, where diffuse radiation plays a predominant role. This implies that, although conventional photovoltaic systems are viable, the design and optimization of these systems must consider this characteristic to improve their efficiency and contribute to sustainable energy solutions in the country.

Descripción

La energía eléctrica ha sido fundamental en el desarrollo social, económico e industrial de las sociedades. En el contexto actual, marcado por la necesidad de la transición hacia fuentes renovables, la energía solar fotovoltaica surge como una alternativa estratégica para Colombia y particularmente para Bogotá, gracias a su ubicación y sus niveles favorables de irradiación. El aprovechamiento eficiente de este recurso depende del conocimiento preciso de las componentes de la radiación solar, como la radiación global horizontal (GHI) y la radiación directa normal (DNI). Sin embargo, en muchos contextos solo se dispone de mediciones de GHI, lo que hace necesario desarrollar metodologías que permitan estimar el aporte que hace la DNI. En este trabajo se desarrolló un instrumento virtual (IV) en LabVIEW orientado a la adquisición, procesamiento y análisis de datos de radiación solar, con el objetivo de estimar la correlación entre la radiación global horizontal y la radiación directa en el sector centro-oriente de Bogotá. A partir de mediciones realizadas durante 35 días (noviembre–diciembre de 2025), se obtuvo una correlación del 30,02% entre ambas componentes, evidenciando que aproximadamente el 69,98% de la irradiancia corresponde a radiación difusa y albedo, lo que resalta la influencia de las condiciones atmosféricas locales. Los resultados mostraron una alta concordancia con datos del IDEAM para la radiación global, con discrepancias de apenas 1,36% en la energía diaria evaluada, validando así la confiabilidad del sistema desarrollado. Además, se logró medir la radiación directa en una zona donde no se dispone de registros oficiales, constituyendo un aporte relevante para la caracterización del recurso solar local. Se concluye que Bogotá presenta un potencial solar moderado pero constante, donde la radiación difusa juega un papel predominante. Esto implica que, aunque los sistemas fotovoltaicos convencionales son viables, el diseño y optimización de estos sistemas debe considerar esta característica para mejorar su eficiencia y aportar soluciones energéticas sostenibles en el país.

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