MÓDULO V
INFORME DE LA VISITA A LA ESTACIÓN METEOROLÓGICA "ALEXANDER VON HUMBOLDT" Y ANÁLISIS DEL DEL VIENTO EN SUPERFICIE
Integrantes -
Milagros del Pilar Lingán Guerrero
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Eliana Huaycani Cáceres
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Beatriz Coral Oncoy
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Luis Ángeles Morales
Sábado 19 de Julio del 2014
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PRIMERA PARTE: PRACTICA DE OBSERVACIONES METEOROLOGICAS I. INTRODUCCIÓN. Los fenómenos atmosféricos, que constituyen el tiempo y clima, son el resultado de la conjunción de una pequeña parte de las fuerzas naturales, a las que el hombre está sometido; sin embargo la complejidad de las interacciones entre los elementos bióticos y abióticos, requieren de un estudio multidisciplinario, cuyo objetivo consiste en mejorar la compresión de la actuación global de la atmosfera sobre la naturaleza y sobre las actividades humanas. La presente practica trata acerca de la visita que se realizo a la estación Meteorológica Mete orológica Agrícola Principal (MAP) “Alexander Von Humboldt”; ubicada en el campus de la Universidad Nacional Agraria La Molina de Lima; donde se tomo conocimiento de los instrumentos y equipos que miden la temperatura, radiación solar, viento, humedad precipitación, evaporación y presión atmosférica. Siendo de gran importancia para el desarrollo del presente modulo el reconocimiento instrumental y sus mediciones. Todos los seres vivos de la tierra nos encontramos inmerso en la atmósfera y nuestro desenvolvimiento en la vida diaria va a depender de la calidad de atmósfera que tengamos y de la evolución y de los fenómenos atmosféricos. Cabe recordar que no hay actividad humana que sea independiente de los fenómenos y procesos físicos atmosféricos. El estudio de los procesos físicos atmosféricos nos ayudará a entender porque la atmósfera se comporta tal cual es, porqué se comportó en forma diferente en el pasado y que variables afectarán su comportamiento en el futuro. Conociendo el comportamiento de la atmósfera atmósfera podemos aplicar este conocimiento al aspecto agrícola, como puede ser la época de siembra, la prevención de heladas, pronóstico de sequías, incidencias de plagas, etc. También se puede aplicar este conocimiento a las actividades de navegación aérea y marítima como puede ser reducción de la visibilidad horizontal por las nieblas y/o fenómenos que afectan a las aeronaves como son los casos de engelamiento en ciertos niveles de la atmósfera. Recientemente se está incursionando en trabajos biometeorológicos como son: la ocurrencia de alergias, enfermedades bronquiales con determinadas características de la atmósfera.
II. OBJETIVOS
Conocer los equipos e instrumentos que existen en la estación Alexander Von Humboldt. Comprender la importancia de una estación Meteorológica. Reconocer las características generales y la función rutinaria de cada uno de los componentes de una estación Meteorológica 2
Conocer las horas de observación recomendadas por la Organización Mundial de Meteorología (OMM) Las generalidades de la instalación de los instrumentos meteorológicos y de la Caseta Meteorológica
III.MARCO III.MARCO CONCEPTUAL La Meteorología.- La Meteorología es la ciencia que trata del estudio de la atmósfera y de los fenómenos fenómeno s procesos físicos que en ella se realizan.
El Clima.- El clima es el conjunto de procesos de intercambio de calor y humedad entre la tierra y la atmósfera a través de un largo período de tiempo.
Estado del Tiempo.- El estado del tiempo es el estado variable de la atmósfera en un momento dado, que se observa en las inmediaciones de un lugar determinado, cuya descripción completa comprende no tan solo el conjunto cualitativo de fenómenos que manifiesta el estado físico del aire, sino también las medidas de aquellas magnitudes o elementos que la conforman.
Estaciones Meteorológicas.- Es un lugar escogido y adaptado de unas condiciones adecuadas geográficamente para colocar diferentes instrumentos que permitan realizar mediciones de los distintos fenómenos que afectan al estado de la atmosfera; es entre lascondiciones más importantes deberátener como mínimo 10 m delargo por8 m de ancho; Tener debe Césped y estar cubierto pormalla;debe haber disponibilidad de agua y estar alejado de casas y arboles como mínimo 30 m.
Observación Meteorológica.- La observación meteorológica es un conjunto de datos obtenidos ordenadamente, que definen el estado del tiempo en un lugar y en un momento dado. Los elementos que constituyen la observación meteorológica son: 1. Por estimación del observador, siguiendo ciertas ciertas reglas 2. Utilizando instrumentos de medida 3. Por cálculo a partir de los datos obtenidos de los instrumentos
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Clasificación de las Estaciones Meteorológicas De acuerdo a la cantidad y calidad de los instrumentos así como el tipo de medidas que se realizan, se tiene la siguiente clasificación de las estaciones meteorológicas: a) Estaciones Sinópticas (S) (S) Dedicadas exclusivamente al pronóstico del tiempo para la navegación aérea y marítima con reportes horarios y diarios, usualmente con equipo de radiosonda. Reportan datos de temperatura, humedad, presión atmosférica, nubosidad, precipitación y viento. b) Climatológica Principal (CP) Con fines netamente climatológicas, son las estaciones más completas. Registran además de las variables que registran las estaciones sinópticas, geotemperaturas y radiación solar en las horas sinópticas principales (07, 13 y 19 horas locales) c) Climatológica Ordinarias (CO) Es más simple en instrumental. Registra lo mismo que las CP, excepto la radiación solar. d) Pluviométrica (PLUV) (PLUV) Son las mas abundantes en el País y el mundo, solamente registran precipitación e) Termopluviométrica (TERMOPLUV) Registran (TERMOPLUV) Registran temperatura y precipitación f) Propósitos específicos (PE) (PE) Son estaciones instaladas solamente para un estudio determinado y por la calidad y tipo de medidas pueden ser equivalentes a cualquiera de las estaciones antes mencionadas. Terminado el estudio estas estaciones se desactivan. g) Meteorología Agrícola Principal (MAP) Son (MAP) Son las estaciones CP dedicas a las actividades y estudios agrometeorológicos dentro de los cuales pueden estar por ejemplo el estudio de la fenología de los cultivos.
Variables Meteorológicas.- Las variables meteorológicas son aquellas que describen el estado físico de la atmósfera. Se suelen emplear las variables simples y compuestas. Entre las variables simples tenemos la temperatura del aire, la presión atmosférica, la precipitación, etc. Las variables compuestas son aquellas que dependen de las variables simples y que se encuentran relacionadas con las variables simples por medio de ecuaciones, entre las variables compuestas tenemos por ejemplo: la vorticidad, la divergencia, la estabilidad, etc.
Instrumentos Meteorológicos.- Un instrumento meteorológico es el aparato científicamente concebido que permite “cuantificar” los elementos del tiempo atmosférico. Todo instrumento meteorológico presenta un Elemento Sensible que Sensible que es el dispositivo que sufre deformaciones o cambios de su estado original, debido a la acción de los cambios de la variable meteorológica o el tiempo meteorológico.
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Estos cambios del elemento sensible son transformados en una escala conveniente lo que finalmente se traduce en el valor de la variable meteorológica.
IV. MATERIALES:
Inst Instrum rument entos os y equipos equipos meteorol meteorológic ógicos os
Cuaderno de apuntes
Útiles de escritorio
V. METODOLOGIA
Los estudiantes visitan la estación meteorológica agrícola principal (MAP) “Ale (MAP) “Alexande xanderr Von Humboldt” Humboldt” de la UNALM. UNALM. El Ing. Ever MENACHO CASIMIRO explica sobre los usos del instrumental meteorológico de la estación MAP – MAP – AVH de de la UNALM. UNALM.
ESTACIÓN METEOROLÓGICA "ALEXANDER VON HUMBOLDT" El 16 de Setiembre de 1965 fue inaugurado el Observatorio "Alexander Von Humboldt" y desde esa fecha viene operando ininterrumpidamente todos los días del año. Desde fundado ocupa una extensión cuadrada de 2,500 m2 totalmente cercada con malla metálica, siendo su posición geográfica lo siguiente:
Latitud
:
12°05' S
Longitud
:
76°57' W
Altitud Altitud
:
243.7 243.7 m.s. m.s.n.m. n.m.
Esta estación Meteorológica con que cuenta la Universidad Nacional Agraria, fue construida y equipada gracias un Convenio firmado por Universidad Nacional Agraria y el Servicio de Agrometeorología e Hidrología (SAH) del Ministerio de Agricultura (hoy SENAMHI). Actualmente está empadronada en la Red Nacional de Estaciones Meteorológicas del Perú y está Clasificado dentro de la categoría de Meteorológica Agrícola Agrícola Principal Principal (MAP), y está a cargo de dicha estación estación el Departamen Departamento to de Física Física y Meteorología de la UNALM.
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Los datos registrados en la Estación son puestos a disposición de los interesados por medio de la edición de un Boletín Mensual y del servicio de atención directa. Las observaciones se llevan a cabo en las horas sinópticas establecidas internacionalmente, es decir a las 07, 10, 13, 16 y 19 horas. Algunas veces con fines de investigación específica se realizan observaciones durante 24 horas continuas. Se ofrecen también facilidades para realizar el contraste y calibración de los instrumentos meteorológicos utilizados por profesores y alumnos de la UNA. Siguiendo las recomendaciones de la OMM, el observatorio se encuentra en lugar abierto, al NE del campus de la UNA, lejos de la influencia de las edificaciones altas, cerros altos y cortinas de árboles, el suelo está cubierto con césped, permitiendo así obtener datos meteorológicos válidos para La Molina, ya que gran extensión de sus terrenos circundantes a la estación están dedicados a las actividades agrícolas.
EQUIPOS QUE SE ENCUENTRAN EN LA ESTACIÓN METEOROLOGICA ALEXANDER VAN HUMBOLT Los equipos encontramos durante la visita a la estación Alexander Von Humboldt que se encuentra dentro de las instalaciones de la Universidad Nacional Agraria La Molina son: Caseta Meteorológica La garita meteorológica: es una caseta de madera cuyas paredes están provistas de celosías, a manera de persianas, que permiten la libre circulación del aire a través de ellas, y a su vez, protege los instrumentos de la intemperie. La Organización Mundial Meteorológica (OMM) recomienda que la caseta esté pintada de blanco y esmaltada para reflejar bien la radiación, además, la puerta debe estar orientada al Norte en nuestro hemisferio, para evitar que al realizar las observaciones los rayos solares incidan sobre los instrumentos. Su función básica es permitir la medición y el registro de la humedad relativa y la temperatura del aire (ambiente, máxima y mínima), con el mismo fin, el fondo de la caseta está formado por tablillas traslapadas con un doble piso, impidiendo la transmisión del calor y la luz que se refleja del suelo hacia el interior. Los instrumentos que generalmente están dentro de la caseta son: Termómetro de ambiente, Termómetro de máxima, Termómetro de mínima, Psicrómetro y Termohigrógrafo.
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El Termómetro de ambiente: está compuesto por un tubo capilar de vidrio, unido a un depósito cilíndrico o esférico, también de vidrio. El deposito está lleno de mercurio y con las variaciones de temperatura éste se dilata y asciende por el tubo capilar. La lectura de la temperatura se hace sobre la escala grabada en el termómetro, y comúnmente se usa entre 10 ºC a 50 ºC. Este termómetro se encuentra en posición vertical dentro de la garita meteorológica. El Termómetro de máxima (Negretti): se utiliza para conocer la temperatura más alta de cada día, y se coloca de forma horizontal dentro de la garita. Su elemento sensible es el mercurio, con un estrechamiento en el capilar cerca del bulbo. Cuando aumenta la temperatura el mercurio se dilata y pasa por el estrechamiento hasta alcanzar la temperatura máxima, y al descender la temperatura la estrangulación impide que el mercurio regrese al bulbo y el termómetro queda marcando la máxima entre los periodos de observación. El Termómetro de mínima: se utiliza para conocer la temperatura más baja de cada día. Utiliza alcohol en vez de mercurio ya que alcanza su punto de congelación mas rápido (-38,5 ºC). En el seno del alcohol se halla un índice de vidrio o esmalte que es arrastrado por la superficie del líquido (por efectos de tensión superficial) a medida que éste se contrae cuando baja la temperatura. Al elevarse la temperatura el alcohol sube en el tubo, dejando al índice en la posición mas baja, la cual indica la temperatura mínima alcanzada. Este termómetro también debe colocarse en posición horizontal dentro de la garita.
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Termómetros de mercurio (Psicrometro)
Termómetros de alcohol (Mínima) y Termómetro de Mercurio (Máxima)
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Geotermómetros Se utilizan para medir la temperatura del suelo (en ºC) a diferentes profundidades (5, 10, 15, 20, 30, 50 y 100 cm). Para profundidades de 5, 10 y 20 cm se emplean termómetros de mercurio en tubo de vidrio doblado, en ángulo recto o en otro ángulo apropiado. Para profundidades de 50 y 100 cm se aconseja el uso de termómetros suspendidos en el interior de tubos de hierro. Solo el bulbo del geotermómetro es enterrado, quedando su escala en la superficie a la vista del observador.
El Tanque tipo “A”
Es un tanque cilíndrico de lamina de hierro galvanizado inoxidable Nº 22, con 121cm de diámetro (1,15 cm2 de área evaporante) y 22,5 cm de profundidad; debe instalarse a 15 cm del suelo sobre un estrado de madera en un suelo con grama. Posee un dispositivo para efectuar las mediciones del nivel del agua que consta de un cilindro en reposo de 25 cm de altura y 10 cm de diámetro, donde se encuentra instalado un tornillo micrométrico con capacidad para medir variaciones de 0,01 mm. La diferencia de niveles del agua observada, con la ayuda del tornillo micrométrico, y en un lapso de tiempo determinado, da como resultado la lámina evaporada. Como diariamente se realizan lecturas, la diferencia entre dos consecutivas es la evaporación en 24 horas.
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Heliógrafo.Heliógrafo.- Es un instrumento que mide la intensidad lumínica solar, cuando lo hace con un medio gráfico. El mismo registra los intervalos de tiempo durante los cuales la radiación solar alcanza una intensidad suficiente como para producir sombras distintas, de esta manera podemos determinar las horas de sol en un día. Este instrumento registra la duración del brillo solar en horas y décimas. Consta de una esfera de cristal que actúa como lente convergente en todas las direcciones, el foco sobre una banda de registro de cartulina que se dispone curvada concéntricamente con la esfera, sujeta por un soporte especial. Cuando la luz solar incide en el lente, este quema la cartulina dejando marcado sobre la banda un surco desde la salida del sol hasta la puesta, solo se interrumpe cuando la nubosidad oculta el sol. La duración de la insolación se determina concentrando los rayos solares sobre una banda constituía por una tira de cartulina que se quema en el punto en que se forma la imagen del sol. Si la formación del foco fuera hecha a través de una lupa sería necesario desplazar ésta constantemente en función de las variaciones diurnas y estacionales de la posición del sol. Para evitar éste inconveniente se utiliza una esfera de vidrio.
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Pluviómetro.Es un instrumento que mide la cantidad de agua caída (lluvia) en un periodo de tiempo. Expresa en milímetros (mm) de altura la cantidad de lluvia, y está formado por un cilindro hueco (galvanizado) que en su parte superior tiene un embudo receptor (entrada) rematado en una arista viva y que descarga en un deposito interior (vaso medidor) en donde se mide la lluvia caída. El área de entrada es diez veces mayor que el área de la boca del vaso medidor, con el fin de que cada mm de altura real de la lluvia se amplifique diez veces en el vaso medidor, pudiendo hacer lecturas hasta con un décimo de mm de aproximación. Las lecturas se hacen cada 24 horas. El pluviómetro debe estar colocado en lugares despejados y su boca debe permanecer horizontal con respecto al suelo y a una altura de 100 cm.
Piranometro de Bellani: Bellani: Piranómetro de Bellani : el piranómetro esférico a destilación mide la intensidad de la radiación global que llega a un punto, expresándole la valoración en unidades de energía por unidad de superficie del receptor esférico (cal*cm2). La lectura del instrumento se hace en el tubo graduado, y la diferencia de valores en momentos distintos multiplicada por el factor de contraste (constante del instrumento) entrega la energía en cal*cm2, que ha llegado a la esfera en el período comprendido entre las dos lecturas.
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Anemómetro.- Anemómetro.- es un instrumento meteorológico usado para medir el viento. Los anemómetros pueden medir la velocidad y dirección del viento, y otras informaciones como los máximos de velocidad durante un período específico de tiempo. Estos instrumentos pueden ser usados en una estación meteorológica rústica en el patio de un casa, o en un vehículo de investigación bien equipado.
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Instrumentos registradores: Son aquellos instrumentos que van graficando en forma continua la variación de la variable meteorológica en el tiempo. Con estos instrumentos es posible obtener el valor instantáneo, el valor más alto y más bajo de la variable meteorológica así como la hora de ocurrencia de los mismos. Por ejemplo el instrumento registrador de la temperatura es el termógrafo; con el podemos obtener la temperatura a la hora de observación, la temperatura máxima y mínima y, sus correspondientes hora de ocurrencia.
Horas de Observación En cuanto a las horas de observación se debe mencionar que se realizan a las horas sinópticas, lo que quiere decir en el mismo instante o al mismo tiempo, siendo estas estandarizadas en el ámbito mundial por la Organización Meteorológica Mundial (OMM) y referidas al Meridiano de Greenwich, esto con la finalidad de intercambio de información meteorológica. Las horas sinópticas principales para el Perú son: 07,13 y 19 horas locales, lo que significa que en el Meridiano de Greenwich son las 12, 18 y 24 horas GMT (Tiempo en el meridiano de Greenwich). Al tiempo anteriormente mencionado también se le conocía como hora Z (Zulu) y en la actualidad se usa el tiempo UTC (Tiempo Universal Coordinado), ó sea las 07 horas locales significan las 12 UTC, existiendo una diferencia de 05 horas. Con fines de navegación aérea las observaciones se realizan cada 3horas durante las 24 horas del día, vale decir a las 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 y 24 UTC El siguiente cuadro resume las características principales de los instrumentos meteorológicos, su clasificación así como la hora de lectura de los mismos.
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NOMBRE/CLASIFICACION NOMBRE/CLASIFICACION
ELEMENTO SENSIBLE/
HORAS DE LCTURA
VAR.QUE MIDE Termómetros ambientales
-
Mercurio, Alcohol Temperatura
Horas sinópticas
-
Mercurio Temperatura Máxima
19 horas
: LD Termómetros de Máxima : LD Termómetros de Mínima
- Alcohol Temperatura Mínima
07 horas
-
Mercurio. Presión Atmosférica
Horas Sinópticas
-
Cápsulas aneroides Presión atmosférica
Registro Horario
-
Laminas Bimetálicas Temperatura
-
Haz de Cabellos Humedad Relativa
-
Lupa esférica . Horas de Sol
LD Barómetros :LD Microbarógrafo y Barógrafo :R Termografo :R Higrógrafo :R Heliógrafo :T Pluviómetro:T Evaporímetro:T Pluviógrafo :R Evaporígrafo:R
-
Precipitación
-
Evaporación
-
Precipitación
-
Evaporación
-
Termopares, radiación solar instantánea
Solarímetro:LD LD: Lectura Directa
Registro Horario
Registro Horario
Registro Horario
07 y 19 Horas 07 y 19 horas Registro horario Registro horario Horas sinópticas
R: Registrador
T: Totalizador
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RESULTADOS DE LAS MEDICIONES EN EL OBSERVADOR METEOROLOGICO Ta = 22.6 °C Tbh =18.6°C Td = ..........°C HR =88% Pa = 988 HA ddv =S-SO ff v = 1.3 (Q + q)i = 1.3 (Q+q)cg = 1.4 = 30%
Nomenclatura empleada: Ta = Temperatura del aire en grados centígrados (°C) Tbh = Temperatura de termómetros de bulbo húmedo en grado centígrado)°C) Td = Temperatura de rocío en grado centígrado (°C) HR = Humedad relativa en porcentaje (%) Pa = Presión atmosférica en milibares (hPa) ddv = Dirección de vientos en grados ff v = velocidad de vientos en nudos (kt) o metros por segundo (m/s). (Q+q)i = Radiación incidente o rad. Global (W/m2) (Q+q)cg =radiación cirgunglobal (Ly/unidad de tiempo) = albedo (%)
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BIBLIOGRAFÍA. -
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-
ELEMENTOS DE METEOROLOGIA METEOROLOGIA Y CLIMATOLOGIA, Teresa AYLLON, Editorial Trillas. MEXICO 2003. Instrumentos meteorológicos. 2003. http://meteo.fisica.edu.uy/Materias/climatologia/practico_climatologia_2011/IN STRUMENTOS%20METEOROLOGICOS.pdf Rene Garreaud S. 2005. Instrumentos Meteorológicos y Humedad Atmosférica http://mct.dgf.uchile.cl/AREAS/meteo_mod1.pdf
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SEGUNDA PARTE ANALISIS DEL VIENTO EN SUPERFICIE EN EL CAMPUS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
I. INTRODUCCIÓN. El viento, es un elemento climático que desempeña un rol importantísimo en las diferentes actividades humanas y en los procesos de transformación dinámica y termodinámica que tienen lugar en la atmósfera. Es el vehículo responsable de la transferencia de energía y masa, interviniendo así en el proceso de redistribución de energía, transporte de vapor de agua y todo cuerpo suspendido en el aire como: polen, aerosoles, etc. Es un factor que interviene en la evapotranspiración siendo necesario conocer la magnitud o intensidad del viento promedio. En otros casos es necesario conocer la dirección, estudio de heladas advectivas, difusión de contaminantes, etc. otro de manera simultáneamente la dirección y velocidad del viento, sobre todo en el estudio de las condiciones sinópticas del tiempo para el estudio de los procesos de transformaciones dinámicas y termodinámicas. El tipo de análisis a realizarse con la información del viento depende si son informaciones a nivel de superficie (observación a 10 m de altura) o son datos de altura así como de nuestros objetivos. Con la información de superficie se puede hacer estudios de viento resultante, viento predominante, viento promedio, persistencia, etc.; con la información de altura, también pueden hacerse los mismos análisis que con datos de superficie. Sin embargo en caso de contarse con varias estaciones con vientos de altura, pueden realizarse estudios de campos de viento horizontal, tales como líneas de flujo, isotacas, vientos transversales meridionales. Estos permiten conocer zonas de divergencia, convergencia; centros de convergencia ciclónica, centros de circulación anticiclónica; ubicación de la “corriente en Chorro”, así como de sus ejes; ejes; corriente de los ESTES y OESTES ecuatoriales; eje vertical de los centros de altas y bajas presiones; eje de las cuñas y vaguadas, etc.
II. OBJETIVO Analizar el viento predominante en la estación Alexander Von Humboldt Humboldt de la UNALM. III. MATERIALES Y METODOS a) Materiales
Datos de dirección y velocidad del viento de la Estación AVH de d e la UNALM Microcomputadora o calculadora Software de Rosa de vientos Impresora Útiles de escritorio Equipo de dibujo
b) Procedimiento en forma Manual 17
Con los datos de viento, preparar la tabla de frecuencia que contenga simultáneamente la velocidad y dirección. Las direcciones serán las 8 (o 16) direcciones principales de la rosa de vientos. Las velocidades serán agrupadas en categorías de: viento débil (0,1 a 7,9 km/h), viento moderado (8,0 a 15,9 km/h) y viento fuerte con velocidades mayores a 16 km/h. Se debe mencionar también que estos rangos pueden ser diferentes dependiendo de las necesidades u objetivos. La última categoría será la de ausencia de viento, es decir la calma como se muestra en el cuadro 1 Expresar en porcentaje (%) el cuadro de la tabla de frecuencia. Cuadro 1: Tabla de frecuencias de viento
Veloc. Calma km/h Débil 0,1 – 0,1 – 7,9 7,9 Moderado 8,0 a 15,9 Fuerte > 16 Total (n)
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
b.1) Análisis del viento predominante Fig. 1 Representación gráfica de la rosa de vientos N NW
NE
Porcentaje de acuerdo a escala
W
E
SW
SE
S
Graficar un sistema que represente las 8 (o 16) direcciones y la calma en el centro del sistema, como se muestra en la figura 1. Sobre el eje de las direcciones establecer la escala que va desde cero hasta 100 % (de ser necesario). 18
Elija un segmento de espesor específico para representar las velocidades; como existe tres categorías de velocidades es necesario tomar segmentos de 1, 2 y 3 mm de espesor. Luego trasladar sobre los ejes los porcentajes de la frecuencia, empezando con el viento débil, seguido del moderado y luego el viento fuerte. El porcentaje de calma colocar sobre el círculo del centro.
b.2) Viento resultante promedio ( V R ) Debido a que el viento es una magnitud vectorial el procedimiento a seguir es:
Calcular el viento resultante promedio con la siguiente ecuación: 2 2 V u v V R 2 n n
1/ 2
u 2 v 2 n n
1/ 2
(1)
donde: u = - ff sen D v = - ff cos D
(2) en la que ff y y D , son la velocidad y dirección del viento, respectivamente.
Cuantifique la dirección resultante ( Dr ) con la siguiente ecuación:
u u u Dr arctg n arctg arctg v v v n
(3)
Con los valores conocidos del viento resultante promedio y la dirección resultante, represente estos valores en un modelo de estación.
b.3) Velocidad media del viento o viento promedio ( V ) Es la velocidad que se obtiene promediando todas las velocidades (iguales y mayores a cero), sin considerar los signos, es decir, no se toma en consideración la dirección del viento. V
V n
(4)
El viento obtenido de este modo, resulta importante en los procesos de evaporación, evapotranspiración y capacidad refrigerante del aire; también es útil en equipos mecánicos que requiere de la fuerza eólica para su funcionamiento. Es decir la velocidad media del viento es importante en todo aquello donde la dirección del viento tenga poca influencia. b.4) Persitencia (P)
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En muchos casos es necesario conocer la persistencia del viento. En un huerto de frutales que necesitan variedades polinizadoras, el manzano por ejemplo, para l ubicación de esta variedad dentro del campo es necesario conocer la dirección predominante del viento. Por otro lado en la arquitectura, en estudios de contaminación, también tiene importancia conocer el viento predominante. La persistencia es un parámetro indicador del viento predominante. Así si se tiene un viento resultante del oeste (W) y la persistencia igual a 1 (P = 1), indica que el viento en todo el tiempo fue del oeste. Si P = 0, indica viento variable en si dirección y no existe viento predominante. La persistencia (P), se cuantifica con la siguiente ecuación: P
viento resultante promedio prom edio
V R
V
viento promedio prom edio
(5)
c) Procedimiento con el Software WRPLOT View
Obtener el Software WRPLOT View de la página Web http://www.weblakes.com , donde le solicitará algunos datos como: mail, nombres, etc; con la finalidad de remitir a su correo el código de d e activación del software. Instalar el software en su PC (el software actualmente está en la versión 5.9) y luego ejecutar el programa desde el menú de Inicio – Todos Todos los Programas – Lakes Environmental – WRPLOT View , en el que se le solicitará por única vez el código de activación, el cual una vez proporcionado y validado le mostrará la siguiente ventana: Para la generación de la rosa de vientos, el software necesita de un formato de datos adecuados, estando los archivos para estos formatos con diferentes extensiones, entre ellos: *.pfl; *.txt; *.sam; *.hus; *.met. Por ejemplo el formato de archivos *.sam es el que se muestra en la siguiente figura:
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En la figura anterior se puede apreciar que los datos incluyen: el año, mes, día, hora y en las columnas 12 y 13 la dirección y velocidad del viento, respectivamente; lo que quiere decir que digitar los datos a este formato o cualquiera de los formatos usados por el software, sobretodo cuando se tiene mucha información se hace muy dificultoso
Importación de datos desde archivos en Excel
Antes de hacer el proceso de importación, se debe asegurar que los datos en los archivos Excel estén por columnas: el año (acepta últimas 2 cifras), el mes, día, la hora, la dirección del viento (en º y enteros) y la velocidad del viento (en m/s), pudiendo existir otros datos adicionales. Un ejemplo se muestra en la siguiente figura: En la columna A columna A está está el año, en B el mes , en C el día, en D la hora, en G la dirección del viento (en º) y en H la velocidad del viento (m/s)
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Ahora para importar se debe elegir en la barra de herramientas el comado Tools – Tools – Import Import from Excel, entonces aparecerá la siguiente ventana:
Hacer clic en abrir archivo como se indica en la flecha y dar la ruta adecuada para ubicar el archivo con sus datos en excel. Una vez ubicado el archivo y darle abri r aparecen los datos tal como se encuentra en excel. Es en este momento donde tenemos que hacer la importación real de los datos, para esto basta con hacer “clic derecho” con el mouse en la columna A, para indicar el año; “clic” derecho en “B” para indicar el mes y así sucesivamente hasta completar todos los campos solicitados por el software. Por ejemplo en la siguiente ventana se hizo “clic” derecho en la columna “G” que corresponde a la dirección del viento, luego en la ventana secundaria habrá que elegir que esta columna es Wind Direction con un “clic” normal. Para que el proceso de importación esté lista, se tiene que completar la información solicitado en Station Information , donde solicitan llenar los datos de Identificación de estación (número), ciudad, estado, latitud, longitud y altitud.
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Finalmente darle Import, Import, en el cual solicitará el nombre del archivo con el que será grabado. Por defecto el archivo será grabado con extensión *.sam. Debe darle la ubicación (carpeta) del archivo a grabar.
Generación de la Rosa de Vientos
Desde la ventana principal del programa, abrir los datos con los que se va trabajar haciendo “clic” en Add File.., File.., que por defecto se va a la carpeta C:/lakes/WRPLOTView. Esto quiere decir debemos buscar la ruta adecuada para encontrar el archivo con extensión *.sam *.sam o cualquiera de los formatos aceptados por el programa. Para el archivo generado en el paso anterior se tiene la siguiente ventana, en el que se puede observar varios íconos entre ellos: “Met Data Information”, Frequency Count”, “Frequency Distribution”, “Wind Rose” y “Graph”. En la parte inferior izquierda también se puede apreciar Íconos como “Date Range” donde se indica el periodo de tiempo a ser tomado en cuenta por el programa para la generación de la Rosa de Vientos, el cual se puede variar dependiendo del interés del usuario con “Specify Days”. Así mismo se puede variar el período de horas a considerar con “Specify Time”
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Seleccionando “Frequency count” se obtiene la siguiente ventana
Y seleccionando “Wind Rose” se obtiene la rosa de vientos en 16 direcciones:
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IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Con los datos proporcionados, cambie los periodos de tiempo tanto en días como en horas. En base a ellos discuta y analice estos resultados. El cálculo matemático del punto (b2) es decir de la magnitud vectorial resultante del viento promedio lo realiza el sofward. De la información proporcionada se calculó:a frecuencia o persistencia de la dirección del viento en una hoja de cálculo por la cantidad de información: DI RECCION
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
FRECUENCIA
681
238
441
124
108
1349
2918
1551
%
9. 19
3.21
5.95
1. 67
1. 46
18. 21
39 39.38
20 20.93
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
9.19
3.21
5.95
1.67
1.46
18.21
39.38
20.93
DIRECCION %
TOTAL
7410 100
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1. .Utilizando el software Lakes Environmental – WRPLOT View , v 7, se realizo para 8 direcciones. Grafico de la distribucin de frecuencias de la velocidad del tiempo
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La rosa de los vientos nos sirve para que podamos ver, la frecuencia o la persistencia de donde vienen los viento y hacia a donde se dirigen, asi de esta manera podemos saber una dispersión de los contaminantes atmosféricos principalmente. Los porcentajes de las velocidades son importantes en la dispersión de los contaminantes es así como tenemos un porcentaje alto de 29.6% y su velocidad son mayores a 4 m/seg. Convertidos a Km seria ( 14.4 Km/H). 2. .Cálculo de las frecuencias de las velocidades de acuerdo a la dirección del viento de donde vienen que se ve en el siguiente Tabla.
TABLA N°01 CALCULO DE LAS FRECUENCIAS DE LOS VIENTOS DE LA VELOCIDAD Veloc. Calma N NE NE E SE S SW W km/h Débil 189 60 43 18 16 53 196 0,1 – 0,1 – 7,9 7,9 Moderado 14 3 6 5 2 19 72 8,0 a 15,9 Fuerte 288 130 342 79 78 1171 2229 > 16 Total (n) 180 491 193 391 102 96 1243 2497
NW 374 41 685 1100
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ANEXO: Practica de análisis de 8 y 16 direcciones del viento predominante en el excel
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Rosa de Viento realizada en el laboratorio de la UNALM.
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