INNOVA Research Journal, ISSN 2477-9024  
Julio, 2017). Vol. 2, No.7 pp.34-45  
(
DOI: https://doi.org/10.33890/innova.v2.n7.2017.226  
URL: http://revistas.uide.edu.ec/index.php/innova/index  
Correo: innova@uide.edu.ec  
Validación del recurso solar en el Ecuador para aplicaciones de media y alta  
temperatura  
Validation of the solar resource in Ecuador for medium and high temperature  
applications  
Sandra Arla Odio  
Melton Tapia Zurita  
José Guasumba Codena  
Universidad de las Fuerzas Armadas, Ecuador  
Johanna Martínez  
Usva Energía Cía. Ltda., Ecuador  
Julio Asitimbay  
Oleoducto de Crudos Pesados S. A. (OCP), Ecuador  
Edison Tapia Zurita  
Soluciones en estructuras metálicas (SEDEMI), Ecuador  
Autor para correspondencia: smarla@espe.edu.ec, metapia@espe.edu.ec  
Fecha de recepción: 11 de Abril de 2017 - Fecha de aceptación: 30 de Junio de 2017  
Resumen: El estudio provee información real del recurso energético solar a través de mediciones  
de la radiación global realizadas en las estaciones meteorológicas, ubicadas a lo largo del trayecto  
del oleoducto de crudos pesados en 15 puntos de interés en las provincias Nueva Loja, Napo,  
Pichincha y Esmeraldas, el promedio de estas es comparado con los valores medios obtenidos  
mediante procedimientos mundialmente utilizados: observaciones por satélite, estimaciones por  
software y estimaciones por modelos matemáticos. Este estudio pone a disposición de los  
diseñadores de sistemas de energía solar en Ecuador datos confiables de la radiación solar global,  
de modo que se puedan dimensionar los sistemas con datos reales y además se tenga conocimiento  
del grado de error existente al utilizar estos procedimientos; dando a conocer las diferencias  
encontradas entre los valores medios de radiación determinados por modelos de simulación y de  
correlación con los medidos en superficie.  
Palabras clave: recurso energético; radiación solar; medición  
Abstract: The study provides real information on the solar energy resource through global  
radiation measurements carried out at meteorological stations located along the heavy oil pipeline  
route at 15 points of interest in the provinces Nueva Loja, Napo, Pichincha and Esmeraldas, The  
average of these is compared with the average values obtained through globally used procedures:  
satellite observations, software estimates and estimates by mathematical models. This study makes  
available to the designers of solar energy systems in Ecuador reliable data of the global solar  
radiation, so that the systems with real data can be dimensioned and also the degree of error is  
known when using these procedures; Revealing the differences found between the mean values of  
radiation determined by simulation and correlation models with those measured on the surface.  
Key words: energy resource; solar radiation; measurement  
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Introducción  
El reto actual del Ecuador es el cambio de la matriz energética. Se han hecho esfuerzos  
para desarrollar aplicaciones utilizando el recurso energético solar en diversos campos, sin  
embargo, esta tecnología no se ha desarrollado adecuadamente, lo que ocasiona retrasos en la  
aplicación y baja confiabilidad de esta energía alternativa frente al consumidor final.  
El gobierno es el responsable de impulsar una nueva gestión de la energía en Ecuador por  
medio de políticas que prioricen el aprovechamiento del recurso solar y el manejo adecuado de  
los combustibles fósiles. La investigación y desarrollo de las energías alternativas deben tener  
una secuencia estratégica en la planificación de estos vectores energéticos; no se puede innovar  
tecnología sin antes haber evaluado la disponibilidad y calidad del recurso con el que cuenta el  
país. El primer paso en el cambio y desarrollo de las energías no convencionales es la evaluación  
de los recursos renovables disponibles, en lo que las instituciones educativas junto a los  
profesionales emplazados en el área energética pueden aportar con investigaciones.  
Para implementar tecnologías con aplicación de media y alta temperatura solar, es  
necesario contar con radiación directa de al menos 3 horas por día y valores de irradiancia en el  
intervalo de 500 a 1000 W/m² (Suntaxi, J, 2014).  
La falta de estaciones meteorológicas en puntos estratégicos del país y la no existencia de  
datos climatológicos hace difícil medir el recurso solar con precisión. Con lo mencionado, en  
Ecuador, los análisis se realizan mediante el estudio de fuentes bibliográficas como el “Mapa  
bioclimático del Ecuador” de L. Cañada (Cañada, 1983) y de datos procedentes de las estaciones  
meteorológicas del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrografía, además de las  
modelizaciones climáticas allá donde los datos reales son insuficientes, planteadas por L,  
Velasco en su investigación sobre la biomasa vegetal como aislamiento en climas extremos del  
Ecuador (Velasco Roldan , Goyos Pérez , Freire Amores , & Ibarra, 2015).  
Actualmente se dispone de valores de insolación, como los descritos en el “Atlas Solar  
del Ecuador con Fines de Generación Eléctrica” (2008), los cuales se basan en información  
correspondiente al periodo 01/01/1985 – 31/12/1991, generada por el “National Renewable  
Energy Laboratory” (NREL) de los Estados Unidos, a través del “Climatological Solar Radiation  
Model” (Consejo Nacional de Electricidad del Ecuador, 2008); y aquélla proporcionada por el  
INAMHI, del cual solo una de sus estaciones que actualmente observa el recurso solar, coincide  
con la ubicación del área de estudio. Los investigadores no cuentan con observaciones de  
radiación solar medidas en superficie que permitan realizar un dimensionamiento próximo a la  
realidad, para plantear propuestas de aplicaciones de media y alta temperatura, por lo que se  
presenta la necesidad de generar información confiable sobre el recurso solar (Suntaxi, J, 2014).  
La dirección de la radiación solar directa cae casi perpendicular al plano horizontal en  
zonas cercanas a la línea equinoccial. Estudios realizados determinan que el Ecuador, por su  
ubicación geográfica, es considerado un área de alto potencial de radiación solar donde se estima  
que la radiación incidente media es de 3-4 kwh/m2/día (Orellana & Orellana Samaniego, 2015).  
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El cumplimiento del objetivo general de esta investigación facilita el desempeño de estos  
escenarios al determinar la radiación solar en el área aledaña a la ruta que sigue el Oleoducto de  
Crudos Pesados, mediante la aplicación de técnicas estadísticas para determinar los valores  
reales para la implementación de aplicaciones en el área o en otros puntos del Ecuador.  
Materiales y Métodos  
El trabajo se desarrolló a lo largo de 485 km lineales, partiendo de la estación terminal  
Amazonas ubicada a 305 m s.n.m. en la ciudad de Nueva Loja, provincia de Sucumbíos. En el  
trayecto, llega a la altitud máxima de 4064 m.s.n.m., sitio de la Virgen de Papallacta. La ruta  
atraviesa la provincia de Pichincha y en la hoya de Quito describe un arco por el norte del  
Distrito Metropolitano hasta cruzar la Cordillera Occidental de los Andes a 3300 m s. n. m.,  
luego desciende por el noroccidente ecuatoriano hasta los 206 m s. n. m., sector de Punta Gorda  
cercano a la ciudad de Esmeraldas, provincia del mismo nombre, en donde se localiza el terminal  
marítimo junto al Océano Pacífico, lugar en el que concluye el oleoducto. Este atraviesa 11  
cantones y 4 provincias (OCP, 2012), la figura 1 muestra el trayecto del oleoducto.  
Figura 1. Trayectoria del OCP como área de investigación  
Procesamiento de Datos  
El valor medio de radiación solar global, calculado a partir de las observaciones en  
superficie, se contrasta con los valores obtenidos a través de distintos procedimientos para la  
determinación de la radiación, como observaciones realizadas con satélites (NASA), mediante  
programas informáticos (CENSOLAR) y estimaciones por modelo matemático (ANGSTRÖM  
&
PAGE).  
Observaciones por Satélite  
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Las imágenes satelitales corresponden al tipo mapa de bits. Estas imágenes tienen como  
unidad principal el pixel (unidad mínima que compone una imagen bitmap). Cada píxel contiene  
información de ubicación y color y la particularidad de no poseer un tamaño definido, el mismo  
va a estar determinado por la resolución de la imagen. La resolución de una imagen mapa de bits  
está dada por la cantidad de píxeles concentrados por unidad de medida, en una relación directa  
que determina que a mayor concentración mejor calidad de la imagen y a la vez mayor tamaño  
(peso) del archivo (OCP, 2012).  
En el caso concreto de las imágenes de satélite, el término resolución está principalmente  
relacionado con la definición, o metros (como unidad principal dentro del píxel) que contiene  
cada píxel. Entonces, en las imágenes de satélite, los píxeles corresponden a un área de terreno  
estudiada en un instante determinado por el radiómetro, en el cual se mantiene el ángulo de  
apertura o de visión. El terreno abarcado por un píxel, en el Ecuador es menor en el punto del  
subsatélite y conforme se aleja de este punto el área contenida en un píxel va aumentando. Esto  
hace que la resolución no sea constante en los píxeles de la imagen, si bien hay un único valor  
asociado a cada píxel. Los pixeles concretos de una imagen satelital constituyen tonos de grises  
que son en realidad una representación de valores en escala de 0 – 255 (OpenCourseWare,  
UNIA, s.f.)  
Los valores de la radiación son recibidos por el satélite y luego modificados a niveles de  
brillo para presentarse en las posiciones relativas a través de dispositivos fotográficos o  
electrónicos apropiados como monitores, por ejemplo. Las imágenes captadas se clasifican en:  
imágenes visibles, e imágenes en infrarrojo. Los satélites permiten observar en áreas de difícil  
acceso como en océanos o sitios remotos. La información obtenida en superficie es muy bien  
complementada con la observación satelital (Nuñez & Gentile, 2004).  
Según la NASA, la media mensual de radiación solar en [kwh/m2/día] que incide sobre  
una superficie horizontal de la Tierra en un mes específico, es igual al promedio para ese mes en  
un período de 22 años y los valores promedio mensuales se evalúan como la media de valores  
cada 3 horas para un determinado mes (Suntaxi, J, 2014). Los valores Mínimo y Máximo de  
radiación solar global de un determinado mes indican la diferencia porcentual entre el año que  
tiene la menor (mínimo) o mayor (máximo) insolación mensual promedio en los 22 años de  
análisis. La figura 2 muestra los valores calculados de la media anual como valor representativo  
de radiación solar global para los poblados en donde se ubican las Estaciones Meteorológicas del  
OCP.  
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Figura 2. NASA - Promedios mensual y anual de radiación solar para los sitios en donde se ubican las  
estaciones meteorológicas del OCP  
Estimaciones por Software  
El Centro de Estudios de la Energía Solar (CENSOLAR) es la entidad que forma  
especialistas en aspectos de energía solar y difunde las tecnologías para la utilización de la  
misma. La herramienta que estima la radiación solar es CENSOL que es un software  
desarrollado por CENSOLAR. (Calvache & Verdugo, 2011).  
Los promedios calculados por CENSOLAR fueron analizados estadísticamente para  
obtener la Media anual como valor representativo de radiación solar global para los poblados en  
donde se ubican las Estaciones Meteorológicas del OCP, según se describe en la figura 3.  
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Figura 3. CENSOLAR - Promedios mensual y anual de radiación solar para las latitudes más cercanas a las  
estaciones meteorológicas del OCP  
Estimaciones por Modelo Matemático  
El modelo matemático aplicado para conocer el recurso solar corresponde a la correlación  
de Angström – Prescott, modificada por Page (Prando, 2014).  
Mediante este procedimiento se utilizan ecuaciones para determinar la radiación  
extraterrestre (He); esto se lo hace de acuerdo a la ubicación geográfica del punto en estudio y el  
“día tipo” para cada mes de un año. Las formulas siguientes se aplican para calcular la radiación  
sobre superficie horizontal (Ho). (Nuñez & Gentile, 2004)  
ꢀ
8ꢁ+푧  
훿 = 23.45 sin (360  
)
ꢂꢃꢄ  
cos ℎ = − tan ∅ tan 훿  
푠
2
푁 =  
ꢅ푎푟푐표ꢆꢅ− tan ∅ tan 훿ꢇꢇ  
15  
2
4
360ꢋ  
2휋ℎ푠  
360  
퐻푐 =  
퐼푠ꢈ ꢉ[ꢊ0.003 cos ꢉ  
ꢌ] [cos ∅ cos 훿 sin ℎ ꢊ  
365  
sin ∅ sin 훿]ꢌ  
푠
휋
Donde:  
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INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.7 pp.34-45  
퐾퐽  
퐻 : 푅푎푑ꢍ푎푐ꢍ표푛 푒푥푡푟푎푡푒푟푟푒ꢆ푡푟푒 푒푛  
ꢈ
⁄
푚ꢀ  
I_sc: Constante solar de 1360 julios/(s.m^2 )  
Z: número de día del año  
∅
: latitud  
δ:declinación  
H_o:Radiacion global diaria,media  
Mensual sobre una superficie situada bajo la atmosfera.  
n_real: Horas de insolación  
a y b: coeficientes que dependen del tipo de clima.  
Región  
Sierra  
Costa  
a
0.25  
0.28  
b
0.45  
0.54  
A través del modelo matemático de Angström-Page fueron obtenidos promedios, los  
cuales fueron analizados estadísticamente para obtener la media anual como valor representativo  
de radiación solar global para los poblados en donde se ubican las estaciones meteorológicas del  
OCP, según se describe en la figura 4.  
Figura 4. ANGSTRÖM-PAGE, promedios mensual y anual de radiación solar para las estaciones  
meteorológicas del OCP  
Análisis Estadístico de las Observaciones en OCP  
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Para el cálculo estadístico se toma como población el total de observaciones de radiación  
solar durante un año calendario (en el horario de 06H00 a 19H00), medidas en las 15 estaciones  
meteorológicas automáticas instaladas en la ruta del oleoducto de crudos pesados, ubicado en la  
región norte del Ecuador, tomándose 62 780 unidades estadísticas colectadas en el año 2013,  
alrededor de 4185 observaciones por estación del OCP. Se presentó un faltante de 14 horas de  
mediciones consecutivas en el día, en 3 estaciones del OCP: (Lumbaqui), en los meses febrero,  
agosto, septiembre y octubre; Reventador (El Reventador), en el mes de abril. (Santa Rosa), en  
los meses enero, febrero y marzo, lo que constituyó el 4.65% de las mediciones por hora. Las  
1
2 estaciones restantes cuentan con el registro completo de horas, días y meses. Posteriormente,  
se realizó la sumatoria de la irradiancia [W/m2] (observaciones de radiación solar de 06H00 a  
9H00) para obtener la irradiación [kWh/m2/día] para cada día del mes, y por estación  
1
meteorológica. Para corroborar la calidad de los datos obtenidos se consultan los mantenimientos  
realizados a las estaciones en el mes de abril 2013 y diciembre 2015 (Fernandez, 2013).  
Se calculó la radiación solar global para cada mes del año, utilizando los valores diarios,  
a través del análisis estadístico para obtener el valor medio observado en superficie horizontal,  
en el trayecto del OCP. Estos datos corresponden al “mes peor”, método desarrollado por  
Ingeniería Sin Fronteras para el planteamiento de proyectos para aprovechamiento del recurso  
solar (Fronteras, 1999). Estos resultados se contrastan con la metodología denominada “día  
tipo”. Se calcula la media anual como valor representativo de radiación solar global, estos se  
relacionan en la figura 5 (OMM, 2008).  
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Figura 5. Promedios mensual y anual de radiación solar por estación meteorológica automática del OCP  
Resultados y Discusión  
Contrastación de Resultados Obtenidos en Zonas de Interés para el Aprovechamiento de  
la Energía Termo Solar.  
La figura 6 muestra el valor medio anual representativo de la radiación solar global, en  
los 15 sitios de la región norte ecuatoriana, obtenido con cada uno de los cuatro métodos  
empleados en el apartado 2.2.  
Figura 6. Análisis comparativo de resultados de radiación (Kwh/m2/día) en la región norte de Ecuador.  
Identificación de sitios con mayor potencial de radiación solar en el área de estudio  
La radiación solar global determinada en superficie en el área de estudio permite  
establecer sitios con potencial para aplicaciones de media y alta temperatura, los cuales se  
muestran en la figura 7.  
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Figura 7. Sitios con potencial para aplicaciones de media y alta temperatura  
La figura 8, muestra la representatividad de la radiación solar global determinada en  
superficie en el área circundante al OCP  
Figura 8. Representatividad de la radiación solar global determinada en superficie en el área circundante.  
La radiación solar global determinada a través de los instrumentos calibrados de las  
estaciones meteorológicas difiere de valores obtenidos por otros métodos, por ser estas netas  
estimaciones basadas en condiciones climáticas ideales mas no reales, como es el caso de las  
observaciones en superficie que evidentemente sí tienen influencia de la presencia de variables  
impredecibles en el entorno como: lluvia, vegetación, edificaciones, etc, que generan  
microclimas que afectan la medición del recurso solar que llega al área de estudio.  
La diferencia entre los valores de radiación obtenidos por software, satélite y modelo  
matemático, respecto a las mediciones realizadas en superficie, difieren en valores aproximados  
de 2 kWh/m2/día.  
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Conclusiones  
La utilización de los métodos descritos en este documento, tanto modelos matemáticos,  
imágenes satelitales y programas informáticos, podrían sobredimensionar el diseño de  
instalaciones, generando falsas expectativas en cuanto al aprovechamiento final del recurso solar.  
La evaluación del recurso solar con menor incertidumbre es la observación en superficie  
a través de estaciones meteorológicas automáticas, en segundo término está la base de datos de la  
NASA, en tercer lugar el programa informático de CENSOLAR y, finalmente el modelo  
matemático de Angström-Page.  
La comparación entre las observaciones en superficie y los resultados proporcionados por  
la NASA, muestra variaciones en valores de radiación, los mismos que pueden deberse a que se  
descarta la existencia de microclimas que pueden ocasionar variaciones en la estimación del  
recurso.  
Los sitios con mayor potencial para posibles aplicaciones de media y alta temperatura  
son: la parroquia de Yaruquí en Pichincha, Lumbaqui en Sucumbíos, San Francisco de Borja y  
Papallacta en Napo y Nueva Loja, en ese orden.  
Para el dimensionamiento de aplicaciones de media y alta temperatura, tomar en cuenta la  
diferencia encontrada entre los valores de mediciones en superficie y los obtenidos por modelos  
de simulación y formulación matemática.  
Bibliografía  
Calvache, M., & Verdugo, J. (14 de 03 de 2011). Diseño y construcción de un sistema móvil de  
iluminación con capacidad de 300 WP utilizando energía solar para el Laboratorio de  
Energías Renovables (Tesis de pre grado Universidad de las Fuerzas Armadas Espe, Quito,  
Ecuador). Quito, Pichincha, Ecuador. Recuperado el 28 de 03 de 2015, de  
http://repositorio.espe.edu.ec/handle/21000/2860?mode=full  
Cañada, L. (1983). El mapa bioclimático del Ecuador. Texas: Banco Central del Ecuador.  
Fernández, F. S. (2013). Reporte de visita OCP- Estaciones y Válvulas. Quito.  
Fronteras, I. s. (1999). Energía Solar Fotovoltaica y cooperación al desarrollo. Recuperado el 25  
de 02 de 2015, de eurosur: http://www.eurosur.org/medioambiente/esf/  
INAMHI. (s.f.). INAMHI. Obtenido de http://www.serviciometeorologico.gob.ec/  
Jutglar, L. (2004). Energía Solar. Barcelona, España: Grupo Planeta (GBS). Recuperado el 18 de  
1
1
de  
2014,  
de  
https://books.google.es/books/about/Energ%C3%ADa_solar.html?id=l0qPPTGMRUYC  
Meteoro, C. (2015). Reporte de Visita OCP- Estaciones y Valvulas. Quito.  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
44  
INNOVA Research Journal 2017. Vol. 2, No.7 pp.34-45  
Núñez, S., & Gentile, E. (2004). Universidad de Buenos Aires. Recuperado el 28 de 03 de 2015,  
de uba: http://www.filo.uba.ar/contenidos/carreras/geografia/catedras/climatologia/sit  
Núñez, S., & Gentile, E. (2004). La observación meteorológica. Recuperado el 28 de 03 de 2015,  
de Aires:  
http://www.filo.uba.ar/contenidos/carreras/geografia/catedras/climatologia/sitio/obsmet20  
4.pdf  
Universidad  
de  
Buenos  
0
OCP. (2012). Informe de Análisi de Estaciones Metereológicas y Clima OCP Geosuelos Cía. Ltda  
Consultores Ingeniería Quito. Quito.  
OMM. (2008). Organizacion Metereologica Mundial. (S. Géneve, Editor) Recuperado el 25 de 03  
de 2015, de wmo: https://www.wmo.int/pages/index_es.html  
OpenCourseWare, UNIA. (s.f.). Modelos para estimar la Radiacion Solar. Recuperado el 23 de 07  
de 2014, de Universidad Internacional de Andalucía: http//ocw.unia.es/ciencias-  
tecnologicas/caracterizacion-y-evaluacion-de-la-radiacion-solar/tema-3  
Orellana, G. J., & Orellana Samaniego, M. L. (Febrero de 2015). Estimación de la Radiación Solar  
Cantón Cuenca Mediante la Aplicación del Modelo Bristow y Campbell (Tesis de pregrado  
de la Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca, Ecuador). Cuenca, Azuay, Ecuador.  
Recuperado  
el  
15  
de  
04  
de  
2015,  
de  
http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/8428/1/UPS-CT004934.pdf  
Prando, R. (2014). Energías renovables en la industria de procesos. Obtenido de Universidad de la  
República - Uruguay: http://www.fing.edu.uy/iq/cursos/qica/industria/EERR-Solar.pdf  
Suntaxi, J. (29 de febrero de 2014). Caracterización energética del sistema hidroconvencion de la  
luz solar (Tesis de pregrado de la Universidad de las Fuerzas Armadas Espe, Quito,  
Ecuador).  
Quito, Pichincha, Ecuador: Tesis de maestría, Departamento de la Energía y Mecánica de la  
Universidad de las Fuerzas Armadas- Espe.  
Velasco Roldan, L., Goyos Pérez, L., Freire Amores, L., & Ibarra, A. (2015). Potencial de  
aprovechamiento de la biomasa vegetal como aislamiento en climas extremos del Ecuador.  
Enfoque UTE, 2.  
Revista de la Universidad Internacional del Ecuador. URL: https://www.uide.edu.ec/  
45