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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANNUNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN
MEDICION, REGISTRO Y PROCESAMIENTO DE
VARIABLES METEOROLOGICAS
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables 1
FACULTAD DE CIENCIASFACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE FISICAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE FISICA
APLICADAAPLICADA
METEOROLOGÍA Y CLIMATOLOGÍAMETEOROLOGÍA Y CLIMATOLOGÍA
Profesor:
MSc. HUGO TORRES
MURO
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 2
RESUMENRESUMEN
 En este trabajo de campo se realizará un
estudio experimental de los elementos del
tiempo o variables meteorológicas.
 Realizaremos una visita guiada a la
estación meteorológica del SENAMHI en el
fundo “Los Pichones” de la UNJBG.
Continuación...Continuación...
 Se estudiará el principio de funcionamiento
y uso de cada instrumento, los métodos de
medición y registro de la información y su
procesamiento.
 Analizando los resultados obtenidos se
debe investigar acerca de la importancia de
los parámetros meteorológicos en el diseño
de sistemas de aprovechamiento de las
Energías Renovables.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 3
CONTENIDOCONTENIDO
 Antecedentes históricos.
 Definición y ramas de la meteorología.
 La atmósfera, composición y capas.
 Tiempo y clima.
 Elementos del tiempo.
 Parte experimental.
 Visita guiada.
 Descripción de equipos.
 Procedimiento.
 Registro de datos
 Resultados.
28/03/17
Laboratorio de Energias Renovables
III
4
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
La meteorología es una ciencia que está muy
relacionada con las formas de vida en general y en
particular, con las actividades humanas dependientes
del ambiente, como es el caso del aprovechamiento
de las Fuentes de Energías Renovables para
satisfacer necesidades y deficiencias energéticas en
el Perú y el Mundo.
 Entonces, es necesario conocer los elementos del
tiempo y los instrumentos meteorológicos, principio
de funcionamiento y sus aplicaciones.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 5
OBJETIVOSOBJETIVOS
 Conocer, identificar y usar correctamente los
instrumentos y equipos que sirven para medir directa o
indirectamente los elementos del tiempo
 Conocer y aplicar los aspectos físicos teóricos de los
elementos del tiempo que determinan el estado de las
condiciones climáticas de una determinada región.
 Aplicar sus conocimientos en la calibración y uso de
instrumentos que le permita realizar una medición,
registro y procesamiento correcto de datos
meteorológicos.
 Determina promedios diarios de los elementos del
tiempo más importantes graficarlos y analizarlos para
su aplicación en energías renovables
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 6
FUNDAMENTO TEORICOFUNDAMENTO TEORICO
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 7
ANTECEDENTES HISTÓRICOSANTECEDENTES HISTÓRICOS
 Los chinos, por el cultivo de arroz precisan de
abundantes lluvias; el filósofo Lao-tzu- cita que si
sopla un viento fuerte durante toda la mañana habrá
lluvia durante más de 24 horas;
 La navegación a vela de los fenicios y griegos por
todo el Mediterráneo obligaba a fijarse en la frecuencia
y velocidad de los vientos.
 En las conquistas de Alejandro Magno, los griegos
conocieron que los vientos que proceden del mar y de
la tierra (monzón).
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 8
ANTECEDENTESANTECEDENTES (continuación...)(continuación...)
 En el año 400 ac., Aristóteles escribió un tratado
llamado Meteorológica , un tercio del tratado se
dedica a los fenómenos atmosféricos.
 Hasta el siglo XIX, es cuando el desarrollo en los
campos de la termodinámica y la aerodinámica
suministraron una base teórica a la meteorología.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 9
ANTECEDENTESANTECEDENTES (continuación...)(continuación...)
 El desarrollo de la ciencia moderna acerca de la
meteorología fue en tiempos de la 1ª Guerra
Mundial, se descubre la interacción entre masas de
aire que genera los ciclones, tormentas típicas del
hemisferio norte.
 En el campo de la meteorología se vieron auxiliados
por la invención de aparatos como el radiosonda
para investigaciones de las condiciones
atmosféricas a altitudes muy elevadas.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 10
ANTECEDENTESANTECEDENTES (continuación...)(continuación...)
 Después 1ra
Guerra Mundial, el matemático ingles
Lewis Fry Richardson, realizó el primer intento de
obtener soluciones numéricas a Ec. matemáticas
para predecir elementos meteorológicos.
 Durante y después 2da
Guerra Mundial se dio la base
para la elaboración de nuevas teorías acerca
predicción del tiempo, reveló la necesidad de
cambiar viejos conceptos generales.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 11
ANTECEDENTESANTECEDENTES (continuación...)(continuación...)
 El sueco Carl- Gustav Rossby y sus
colaboradores de EEUU, descubrieron la llamada
corriente en chorro, una corriente de aire de alta
velocidad que rodea al planeta a gran altitud.
 En 1950, por las primeras computadoras, fue
posible aplicar las teorías fundamentales de la
termodinámica al problema de la predicción
climatológica,
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 12
ANTECEDENTESANTECEDENTES (continuación...)(continuación...)
 Uno de los nuevos métodos de
mayor éxito para la observación
general de la atmósfera ha sido
el empleo de satélites
artificiales.
 Los satélites fotografían de
forma automática la Tierra desde
órbitas polares.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 13
METEOROLOGIAMETEOROLOGIA
La METEOROLOGIA es la rama de la física
que aborda el estudio de los fenómenos que
ocurren en la atmósfera.
La meteorología Física analiza los
procesos de naturaleza puramente
física tales como la radiación solar, la
temperatura, la evaporación, la
precipitación, la humedad, la velocidad
del viento, etc.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 14
Abarca los siguientes aspectos:Abarca los siguientes aspectos:
El movimiento de la atmósfera (meteorología
dinámica)
Su interacción con los flujos de energía
radiactiva (radiación solar e infrarroja)
Los procesos termodinámicos que llevan a la
formación de las nubes y la generación de la
precipitación en cualquiera de sus formas
(lluvia, nieve y granizo)
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 15
Continuación...Continuación...
Los intercambios de energía con la superficie
(transportes de calor y vapor de agua)
Las reacciones químicas como la formación de
la capa de ozono, generación de
contaminantes por reacciones fotoquímicas.
Los fenómenos eléctricos (rayos) y los efectos
ópticos como arco iris, espejismos, halos en el
Sol y la Luna.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 16
LA ATMOSFERALA ATMOSFERA
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 17
La capa externa y
envolvente de la Tierra
está conformada por
una masa gaseosa.
Los fenómenos
meteorológicos tienen
como escenario la
atmósfera.
LA ATMÓSFERALA ATMÓSFERA (continuación...)(continuación...)
 Con un espesor que se aproxima a los dos
mil kilómetros, hace posible la vida en
nuestro planeta.
 Composición de la atmósfera:
Oxígeno O2 21%,
Nitrógeno N 78%
Otros
gases
Gases:
Ar, C02,H
1%
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 18
Capas de la atmósferaCapas de la atmósfera
 La Troposfera, T baja a 5,5
°C por 1.000m. hasta unos
16 Km. Formación de
nubes.
 La Estratosfera, la parte
inferior, T es casi constante
y aumenta ligeramente con
la altitud, en las regiones
tropicales.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 19
Capas de atmósferaCapas de atmósfera (continuación...)(continuación...)
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 20
 La mesosfera va desde los 50 a los 80 km., se
caracteriza por un marcado descenso de la temperatura
al ir aumentando la altura.
 La ionosfera, hay una concentración relativamente
elevada de iones en la atmósfera por encima de los 80
km. hasta los 640 km., Llama también termósfera, a
causa de las altas temperaturas(a los 400 km. se
alcanzan unos 1.200 °C).
 La exosfera es la región que hay más allá de la
ionosfera y se extiende hasta los 9.600 km., lo que
constituye el límite exterior de la atmósfera.
Factores que afectan a la atmósferaFactores que afectan a la atmósfera
 Radiación solar
 Rotación de la tierra en
su eje
 Revolución de la tierra
alrededor del sol
 Inclinación del eje de
rotación de la tierra con
respecto al plano de
revolución
 Movimiento del aire
 Produce el día y la
noche
 Las estaciones del
año
 Los hemisferios sur y
norte
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 21
TIEMPO Y CLIMATIEMPO Y CLIMA
 El tiempo atmosférico a una hora
determinada viene determinado por:
– la temperatura,
– presión atmosférica,
– dirección y fuerza del viento,
– cantidad de nubes,
– humedad etc.,
Registrados en el instante que se
considera.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 22
 En Madrid, París y Caracas tienen el
mismo tiempo en un momento dado: un
día con lluvia en las tres capitales da lugar
a un mismo tiempo lluvioso.
 Sin embargo, éstas tres ciudades no
tienen el mismo clima, ni parecido.
 La diferente vegetación que rodea a cada
una de ellas: Zona tropical en Caracas,
grandes bosques y praderas en París y
más bien esteparia y reseca en Madrid.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 23
TIEMPO Y CLIMATIEMPO Y CLIMA (continuación...)(continuación...)
 Entonces, el tiempo traduce algo que es
instantáneo, cambiante y en cierto modo
irrepetible;
 El clima, en cambio, aunque se refiere a los
mismos fenómenos, los traduce a una dimensión
más permanente duradera y estable.
 De esta manera podemos definir el tiempo como
"el estado de la atmósfera en un lugar y un
momento determinados"; y el clima ,"como la
sucesión periódica de tipos de tiempo".
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 24
TIEMPO Y CLIMATIEMPO Y CLIMA (continuación...)(continuación...)
ELEMENTOS DEL TIEMPOELEMENTOS DEL TIEMPO
La mejor forma de abordar el análisis del clima es
a través del estudio de los elementos del tiempo,
• Presión atmosférica.
• Temperatura.
• Vapor de agua, nubes y lluvias
• Radiación solar.
• El viento
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 25
PRESIÓN ATMOSFÉRICAPRESIÓN ATMOSFÉRICA
 El aire ejerce presión sobre los objetos que
encuentra a su paso; esta presión es equivalente
al peso de la columna de aire que se extiende
hasta el tope de la atmósfera.
 Según uno asciende en altura, el peso de la
columna de aire que queda por encina va
disminuyendo, por lo tanto la presión del aire
disminuye gradualmente con la altura.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 26
Continuación...Continuación...
 La presión atmosférica en sí no es tan importante
como lo son las diferencias en presión en la
horizontal. Las diferencias horizontales en
presión son las que dan origen al movimiento del
aire o viento.
 Instrumento meteorológico: barómetro,
barógrafo.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 27
TEMPERATURATEMPERATURA
 El calor de la atmósfera y de la superficie de la
Tierra se recibe del sol por medio de radiación.
 La cantidad de calor que posee un cuerpo
determina su temperatura.
 Una gran proporción del calor que llega del sol es
absorbida en la superficie de la tierra, de donde
es transferida a la atmósfera colindante.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 28
Continuación...Continuación...
 La cantidad de calor que la atmósfera absorbe de
la superficie en la capa superficial es mayor que
la que absorbe directamente del sol.
 Este hecho, combinado con el efecto de la
disminución en la presión con la altura ocasiona
que la temperatura del aire disminuye con la
altura (un gas al expandirse se enfría).
 La disminución es de alrededor de 1,6 º C por
cada 1000 pies.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 29
VAPOR DE AGUA (nubes, lluvias...)VAPOR DE AGUA (nubes, lluvias...)
 La cantidad de vapor de agua es pequeña
comparada con el contenido de nitrógeno y
oxígeno
 El vapor de agua es de vital importancia en las
condiciones del tiempo e imprescindible
necesidad para la existencia de vida en la tierra.
 Las nubes están compuestas de masa de gotitas
de agua líquida.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 30
Continuación...Continuación...
 El agua tiene una propiedad a las condiciones de
presión y temperatura en la atmósfera
 El agua puede existir en sus tres estados físicos:
vapor, líquido, sólido y pasar de un estado a otro
en condiciones de calor y presión que lo
determinen.
 En la atmósfera, el vapor de agua disminuye con
la altura y es casi insignificante a alturas sobre
10 kilómetros.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 31
RADIACIÓN SOLARRADIACIÓN SOLAR
 El Sol es una inmensa masa de gas caliente, que
se encuentra a 150 000 000 de Km. de la Tierra,
irradia energía al espacio en todas direcciones
con un radio de 7 x 108
m y una masa de 2 x 1030
Kg.
 La temperatura del núcleo del Sol es de 107
K, de
5 800 K en su fotosfera, actúa como un cuerpo
negra.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 32
Continuación...Continuación...
 Está compuesto en 80 % por hidrógeno, 19 % por
helio ionizado, y 1 % por elementos muy
pesados.
 Su densidad es equivalente a cien veces la
densidad del agua.
 En la estructura del Sol se pueden distinguir las
siguientes partes: El Núcleo, la Fotosfera, la
Cromosfera y la Corona.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 33
Continuación...Continuación...
 La mayor parte de la radiación electromagnética
proveniente del Sol.
 El contenido energético total de la radiación solar
incidente sobre la atmósfera queda especificada
por una magnitud llamada Constante Solar
 La constante solar es la intensidad de la
radiación solar a la unidad de área normal al
límite exterior de la atmósfera terrestre.( 1367 ±
1,6 W/m2 - WRC. 1353 ± 12 W/m2 – NASA)
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 34
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 35
RADIACIÓN SOLARRADIACIÓN SOLAR (continuación...)(continuación...)
 La irradiación solar total o global que incide
sobre la superficie terrestre tiene dos
componentes: una directa y la otra difusa.
 Tenemos:
– La irradiación directa es la radiación recibida
del disco solar cuando el cielo está
completamente despejado y vista por un tubo
cuya longitud y diámetro están en relación de
10 a 1.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 36
RADIACIÓN SOLARRADIACIÓN SOLAR (continuación...)(continuación...)
Continuación...Continuación...
– La irradiación difusa es la recibida de todas
partes de la bóveda celeste después de haber
pasado por procesos de dispersión en la
atmósfera
– Además de sumarle la radiación reflejada por
la superficie terrestre
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 37
 Es la expansión y convección del aire provocadas
por las diferentes absorciones de la energía solar en
la superficie terrestre
 A escala global estos efectos termodinámicos se
combinan con efectos dinámicos debido a la fuerza
terrestre, dando lugar a la circulación general
atmosférica.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 38
EL VIENTOEL VIENTO (continuación...)(continuación...)
 La velocidad del viento es fluctuante, su contenido
energético varía continuamente, dependiendo de la
condiciones climáticas y condiciones de superficie
local y obstáculos.
 Los modelos de evaluación permiten interpretar las
mediciones experimentales aplicando la Función
Densidad de Probabilidad de Weibull.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 39
EL VIENTOEL VIENTO (continuación...)(continuación...)
EL VIENTOEL VIENTO (continuación...)(continuación...)
 El viento permite describir ordenadamente la
distribución de frecuencias de velocidad del
viento.
 Aplicar técnicas de interpolación para determinar
la disponibilidad de energía eólica en una zona
de interés.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 40
PARTE EXPERIMENTALPARTE EXPERIMENTAL
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VISITA GUIADAVISITA GUIADA::
Estación Meteorológica JorgeEstación Meteorológica Jorge
Basadre Grohomann-TacnaBasadre Grohomann-Tacna
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Estación meteorológicaEstación meteorológica
 Las instalaciones de la estación meteorológica
del Senamhi está ubicado en la Facultad de
Agronomía Fundo los Pichones de la UNJBG.
Tacna.
 Realizamos el reconocimiento de equipos con los
que se cuenta para la medición de los elementos
del tiempo.
 Realizamos observaciones y adquisición de
datos.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 43
Cuadro de elementos sensibleCuadro de elementos sensible
ELEMENTO
METEOROLOGI CO
ELEMENTO
SENSI BLE
ESCALA
Temperatura Columna de mercurio Celsius grados
Columna de alcohol
Tubo de Bourdon
Lámina bimetálica
Presión Columna de mercurio 1)Millmetro
Cápsula aneroide 2)Milibares
Humedad Haz de cabello 1) En porcentajes
(humedad relativa)
2)Tensión del vapor de
agua, en
Columna de mercurio
(psicnómetro)
mm.
3)Humedad relativa en
porcentajes
Viento (dirección) Veleta 1)Grados (36°
)
2)Rosa de viento
Viento (Velocidad) Gazoletas 1)m1seg
Tubos y flotadores
para presión
2)km/h
dinámica y estática 3) Nudos
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DESCRIPCION DE EQUIPOSDESCRIPCION DE EQUIPOS::
Medición y registro de datosMedición y registro de datos
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 45
Caseta MeteorológicaCaseta Meteorológica
– Permite la uniformidad de
los datos de los
instrumentos en su interior.
– En su interior se encuentran
generalmente el
psicrómetro, Termografo,
Termohidrógafo
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 46
Termómetro de Máxima-MínimaTermómetro de Máxima-Mínima
 El termómetro de máxima es de
mercurio, y se estrecha cerca del
depósito.
 Al dilatarse el mercurio del
depósito vence la resistencia
opuesta por el estrechamiento.
 Cuando la temperatura baja y la
columna de masa de mercurio se
contrae, ésta se rompe por el
estrechamiento y su extremo libre
queda marcando la temperatura
máxima.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 47
Continuación...Continuación...
 Para reponer el termómetro de máxima después de
la lectura, se saca del soporte y se coloca
verticalmente con el depósito hacia abajo, hasta que
la columna de mercurio llegue al estrechamiento.
 Sujetándolo por la parte contraria al depósito, se
sacudirá un cuarto de ésta con el brazo extendido,
viendo que la columna de mercurio se alinee con el
brazo y el depósito quede hacia el exterior.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 48
Tanque de evaporación: EvaporímetroTanque de evaporación: Evaporímetro
 Mide la evaporación en milímetros (mm) de un
recipiente de superficie amplia, en el cual se mide la
evaporación por la disminución del nivel del agua.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 49
Continuación...Continuación...
 Es un tanque de agua, expuesto a la intemperie,
permite medir la cantidad de agua que se evapora
de la superficie, ésta depende de la velocidad del
viento y de la temperatura del agua y del aire.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 50
PsicrómetroPsicrómetro
 La humedad relativa, la tensión de vapor y el punto
de rocío se determinan por medio del psicrómetro,
con la ayuda de tablas.
 Este aparato consta de un juego de dos termómetros
iguales:
– Termómetro seco sirve para obtener la
temperatura del aire.
– Termómetro húmedo tiene el deposito de mercurio
recubierto de una muselina húmeda en un
depósito de agua destilada.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 51
Continuación...Continuación...
 Psicrómetro
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 52
Continuación...Continuación...
– El agua que empapa la muselina se evapora,
para hacerlo necesita calor, que obtiene del
termómetro, con lo que la temperatura baja.
– El agua evaporada es reemplazada por la que
llega a través de la mecha.
– El transporte se ajusta automáticamente, y se
establece un régimen estacionario que
depende de la velocidad de evaporación.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 53
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 54
PluviógrafoPluviógrafo
– Registra la cantidad de
lluvia caída, en
milímetros (mm).
– Dentro del depósito hay
un flotador prolongado
por un tallo vertical, que
sostiene directamente el
brazo que lleva la
plumilla inscriptora.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 55
Continuación...Continuación...
– A medida que el depósito se llena, el flotador
va subiendo y la plumilla con él.
– Casi desde el fondo del depósito sale un tubo
curvado en forma de sifón, en el que la rama
ascendente llega justo al nivel más alto al que
se quiere llegar.
– Este nivel corresponde a una cantidad de
lluvia de 10 mm
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 56
GeotermómetroGeotermómetro
 Indica la temperatura del suelo a
diversas profundidades, en
grados Celsius (°C).
 Los conjuntos utilizados por el
INM permiten medidas a
profundidades de 5,10, 20, 50, y
100 cm.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 57
Continuación...Continuación...
 La parte graduada de los termómetros es igual en
todos ellos (unos 20 cm) y en cada uno se prolonga
el capilar de manera que el depósito quede a la
profundidad requerida.
 Toda la parte inferior del termómetro va cubierta por
una vaina con diversos agujeros en su parte más
baja, a la altura del depósito
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 58
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 59
Geotermómetro
ContinuaciónContinuación......
Barómetro MercurialBarómetro Mercurial
 Mide la presión atmosférica del lugar
relacionado con la temperatura.
 Consta de un tubo de cristal lleno de
mercurio con un extremo abierto que
va sumergido en la cubeta situada
bajo el tubo graduado.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 60
Continuación...Continuación...
 Para asegurar el vacío, el tubo capilar se ha
provisto de un dispositivo que impide el paso de
cualquier burbuja de aire.
 Para medir la temperatura del mercurio, lleva
acoplado un termómetro, graduado en medios
grados.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 61
Continuación...Continuación...
 El barómetro está construido de tal manera que
se conoce la relación entre las secciones
interiores del tubo y la cubeta.
 La escala se hace de forma que las subidas de
mercurio en el tubo estén compensadas en la
escala con las bajadas del mercurio en la cubeta.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 62
AnemómetroAnemómetro
 Mide la velocidad y dirección
del viento
 Consiste de una veleta que
señala la dirección y un
sistema de copitas que giran
movidas por el viento.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 63
Continuación...Continuación...
 La rapidez con que rotan es función de la
velocidad.
 La dirección del viento es aquella de donde viene
el viento, no hacia donde va, la velocidad se mide
en unidades de distancias (millas, km) por unidad
de tiempo (hora, s).
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 64
Heliógrafo de Campbell-StokesHeliógrafo de Campbell-Stokes
 Es una esfera de cristal de 96
mm. de diámetro montada
concéntricamente en el
interior de un casco esférico.
 Los rayos solares al incidir
sobre ella forman una luz
muy intenso sobre una
banda de cartulina encajada
en unas ranuras del
casquete.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 65
Continuación...Continuación...
 Éste lleva tres pares de ranuras paralelas en las
cuales se pueden alojar tres clases de bandas
diferentes, según la estación del año.
 La bola de vidrio descansa sobre un soporte
cóncavo, boca arriba y de forma esférica.
 Una percha elástica llega al borde de la bola y
mediante un tornillo y un disco mantiene
oprimida la bola contra el soporte inferior.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 66
EQUIPOEQUIPO
 Termómetro de bulbo seco
 Termómetro de bulbo húmedo
 Geotermómetros
 Barómetro Microbarógrafo
 Anemómetro de cazoletas
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 67
ContinuaciónContinuación......
 Anemómetro de hélice
 Tanque de evaporación o evaporímetro
 Pluviómetro
 Barómetro
 Barógrafo
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 68
PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO
 Realizar la visita guiada con el profesor del curso
de Laboratorio de Energías Renovables III, a las
instalaciones del Senamhi Tacna
 Observar los instrumentos de medición y de
registro de datos, sus características principales,
principio de funcionamiento y su como es su
utilización.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 69
Continuación...Continuación...
 Coordinar con el Senamhi para la
recolección de la información (toma de
datos y evaluación de los instrumentos).
 Las mediciones de los elementos del
tiempo en el Senamhi se debe realizar tres
veces al día, durante 2 semanas.
 Los resultados serán procesados y
analizados.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 70
OBTENCION Y REGISTRO DEOBTENCION Y REGISTRO DE
DE DATOSDE DATOS
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 71
FORMATO DE LLENADO DE DATOSFORMATO DE LLENADO DE DATOS
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 72
Registro del HeliógrafoRegistro del Heliógrafo
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 73
Formato de horas de sol para cada mesFormato de horas de sol para cada mes
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 74
Datos del Geotermómetro para elDatos del Geotermómetro para el
día 23/05/02día 23/05/02
Profundidad
cm
Suelo
desnudo
ºC
Cesped
ºC
Hojarasca
ºC
2 20.5 19.3 22
5 21 19 21
10 21.3 19.5 21.5
20 22.3 21.1 22.8
30 22.3 21  
50 25.3 23.5 23.3
100 24 23  
SERVICO NACIONAL DE METEOROLOGIA E HIDROLOGIA
    DIRECCION REGIONAL TACNA - MOQUEGUA  
ESTACION : MAP-J. BASADRE G.   LAT: 18º 01'   DPTO.:TACNA
AÑO: 2002     LONG: 70º 15'   PROV.:TACNA
MES: MAYO     ALT.: 560 msnm   DIST.: TACNA
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 75
Tabla proporcionada por el SenamhiTabla proporcionada por el Senamhi
DIAS
TEMP. MAX
ºC
TEMP. MIN
ºC
HUM. REL
% PREC. TOTAL
HORAS / SOL
Hrs
PRES. ATMOF
mBar
VIENTO
m/s
EVAP.TANQUE
13 19.4 14.2 89 0 2.4 950.9 SSW-2 4.2
14 24 15 76 0 7 951.7 SSW-3 2.5
15 24.4 13.5 78 0 8.1 951.2 SW-2 2.2
16 24.1 14.8 80 0 6.9 953.2 SW-2 2.6
17 20.4 15.2 86 0 2.6 952.9 SW-1 2.2
18 22.2 14.6 79 0 6.7 953.1 SSW-2 1.5
19 20.9 14.4 82 0 5.6 953.9 SSW-2 2.5
20 21.6 14 80 0 6.4 955.1 SSW-2 3.6
21 23 10.4 80 0 8 954.1 SSW-1 1.9
22 20.9 10.8 82 0 6.3 952.7 SSW-2 2.9
23 28.4 12.8 67 0 7.9 953.3 SSW-2 4
24 29.3 12.8 51 0 7.6 952.5 SSW-2 3
25 26.8 15.8 57 0 7.4 954.8 SW-3 2.8
26 25.7 14.4 77 0 6.1 955.9 SW-2 3.6
27 21.7 13.2 84 0 6.8 953.2 SW-3 1.8
SERVICO NACIONAL DE METEOROLOGIA E HIDROLOGIA
    DIRECCION REGIONAL TACNA - MOQUEGUA  
ESTACION : MAP-J. BASADRE G.   LAT: 18º 01'   DPTO.:TACNA
AÑO: 2002     LONG: 70º 15'   PROV.:TACNA
MES: MAYO     ALT.: 560 msnm   DIST.: TACNA
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 76
PROCESAMIENTO DE DATOSPROCESAMIENTO DE DATOS
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 77
ROSA DE VIENTOROSA DE VIENTO
 La gráfica llamada Rosa de los vientos nos permite
representar simultáneamente la relación entre las
características que componen el viento y un vector
con magnitud (dada por la velocidad) y dirección.
 De acuerdo a la configuración del instrumental
meteorológico, los valores que se pueden registrar
para la dirección del viento son los 16 rumbos de la
rosa náutica o su equivalente en grados(arcos)
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 78
Continuación...Continuación...
 Rosa náutica
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 79
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 80
CLASES
rumbos
Conteo
No. de veces que ocurre
FRECUENCIA DE 
CLASES 
N    0
NNE    0
NE    0
ENE   0
E    0
ESE    0
SE    0
SSE    0
S    0
SSW  9
SW  6
WSW    0
W    0
WNW    0
NW    0
NNW    0
Cuadro de frecuencias
Continuación...Continuación...
 De la tabla de frecuencias se construye la rosa de
viento, la cual es una forma de visualizar mejor la
dirección del viento.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 81
RESULTADOSRESULTADOS
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 82
Grafico 1:Grafico 1:
Temperatura del suelo 13/05/02
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
2 5 10 20 30 50 100
Profundidad (cm)
Temperatura(ºC)
desnudo
cesped
hojarasca
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 83
ANALISIS:
Para los tres casos: las
temperaturas aumentan
con la profundidad.
El de mayor temperatura
esta el suelo desnudo.
Debido al mayor reflejo
que esta genera
Grafico 2:Grafico 2:
Presión atmosférica durante dos semanas
948
950
952
954
956
958
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Tiempo (dias)
Presión
atmosférica(mbar)
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 84
Análisis:
La variación de
la presión es
mas notable en
los días 20 y 26
Gráfico 3:Gráfico 3:
Humedad relativa
40
50
60
70
80
90
100
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Tiempo (días)
Humedadrelativa(%)
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 85
Análisis:
La menor
humedad se
registró el día
24 debido a que
sucedió una
corriente de
aire caliente y
con brillo solar
intenso.
Grafico 4:Grafico 4:
Rosa de viento del 13 al 27 de Mayo
0
20
40
60
80
N
NNE
NE
ENE
ENE
ESE
SE
SSE
S
SSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 86
Para la realización del
gráfico se necesita las
frecuencias absolutos
de los días tomados la
lectura del
anemómetro.
En el grafico podemos
notar que la dirección
del viento fluctúa de
Sur-Oeste a SurSur-
Oeste
Grafico 5:Grafico 5:
HORAS DE SOL
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 87
ANALISIS:
Las horas de sol
durante las dos
semanas se
muestra con
mayor duración
los días 15, 21,
23
Mientras que de
bajo horas de sol
(2 horas) 13, 15
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
YY
SUGERENCIASSUGERENCIAS
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 88
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
 Los equipos y / o instrumentos meteorológicos
deben ser instaladas en lugares libres de
perturbaciones con respecto al instrumentos.
 De los instrumentos del Senamhi se utilizan dos
tipos de equipos, aquellos que miden y otros
que registran datos del total diario.
 Una estación meteorológica se encarga de
procesar y proporcionar datos del tiempo útiles
para la agricultura y la comunidad.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 89
SUGERENCIASSUGERENCIAS
 El número de mediciones que realiza el SENAMHI
es estandarizado internacionalmente. Pero no es
suficiente para el diseño de sistemas para el
aprovechamiento de las energías renovables.
 Hay tener mucho cuidado al tomar los datos,
especialmente en los termómetro; tener cuidado
con la lectura que marca el menisco que forma el
mercurio o alcohol con el recipiente.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 90
Continuación...Continuación...
 Mayormente los datos del SENAMHI en Tacna es
para el uso agrícola, debería darse iniciativas
para usos científicos.
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 91
REFERENCIASREFERENCIAS
 www.atmosfera.cl/HTML/meteorologia/que_e
s.htm
 www.imn.ac.cr/educa/instrumentos/instrumen
tos.htm
 www.paidoteca.dgsca.unam.mx/estadistica/p
rac3.html
28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 92

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Clase 1 medicion y registro de variables meteorologicas

  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANNUNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN MEDICION, REGISTRO Y PROCESAMIENTO DE VARIABLES METEOROLOGICAS 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables 1 FACULTAD DE CIENCIASFACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE FISICAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE FISICA APLICADAAPLICADA METEOROLOGÍA Y CLIMATOLOGÍAMETEOROLOGÍA Y CLIMATOLOGÍA Profesor: MSc. HUGO TORRES MURO
  • 2. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 2 RESUMENRESUMEN  En este trabajo de campo se realizará un estudio experimental de los elementos del tiempo o variables meteorológicas.  Realizaremos una visita guiada a la estación meteorológica del SENAMHI en el fundo “Los Pichones” de la UNJBG.
  • 3. Continuación...Continuación...  Se estudiará el principio de funcionamiento y uso de cada instrumento, los métodos de medición y registro de la información y su procesamiento.  Analizando los resultados obtenidos se debe investigar acerca de la importancia de los parámetros meteorológicos en el diseño de sistemas de aprovechamiento de las Energías Renovables. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 3
  • 4. CONTENIDOCONTENIDO  Antecedentes históricos.  Definición y ramas de la meteorología.  La atmósfera, composición y capas.  Tiempo y clima.  Elementos del tiempo.  Parte experimental.  Visita guiada.  Descripción de equipos.  Procedimiento.  Registro de datos  Resultados. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 4
  • 5. INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN La meteorología es una ciencia que está muy relacionada con las formas de vida en general y en particular, con las actividades humanas dependientes del ambiente, como es el caso del aprovechamiento de las Fuentes de Energías Renovables para satisfacer necesidades y deficiencias energéticas en el Perú y el Mundo.  Entonces, es necesario conocer los elementos del tiempo y los instrumentos meteorológicos, principio de funcionamiento y sus aplicaciones. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 5
  • 6. OBJETIVOSOBJETIVOS  Conocer, identificar y usar correctamente los instrumentos y equipos que sirven para medir directa o indirectamente los elementos del tiempo  Conocer y aplicar los aspectos físicos teóricos de los elementos del tiempo que determinan el estado de las condiciones climáticas de una determinada región.  Aplicar sus conocimientos en la calibración y uso de instrumentos que le permita realizar una medición, registro y procesamiento correcto de datos meteorológicos.  Determina promedios diarios de los elementos del tiempo más importantes graficarlos y analizarlos para su aplicación en energías renovables 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 6
  • 7. FUNDAMENTO TEORICOFUNDAMENTO TEORICO 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 7
  • 8. ANTECEDENTES HISTÓRICOSANTECEDENTES HISTÓRICOS  Los chinos, por el cultivo de arroz precisan de abundantes lluvias; el filósofo Lao-tzu- cita que si sopla un viento fuerte durante toda la mañana habrá lluvia durante más de 24 horas;  La navegación a vela de los fenicios y griegos por todo el Mediterráneo obligaba a fijarse en la frecuencia y velocidad de los vientos.  En las conquistas de Alejandro Magno, los griegos conocieron que los vientos que proceden del mar y de la tierra (monzón). 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 8
  • 9. ANTECEDENTESANTECEDENTES (continuación...)(continuación...)  En el año 400 ac., Aristóteles escribió un tratado llamado Meteorológica , un tercio del tratado se dedica a los fenómenos atmosféricos.  Hasta el siglo XIX, es cuando el desarrollo en los campos de la termodinámica y la aerodinámica suministraron una base teórica a la meteorología. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 9
  • 10. ANTECEDENTESANTECEDENTES (continuación...)(continuación...)  El desarrollo de la ciencia moderna acerca de la meteorología fue en tiempos de la 1ª Guerra Mundial, se descubre la interacción entre masas de aire que genera los ciclones, tormentas típicas del hemisferio norte.  En el campo de la meteorología se vieron auxiliados por la invención de aparatos como el radiosonda para investigaciones de las condiciones atmosféricas a altitudes muy elevadas. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 10
  • 11. ANTECEDENTESANTECEDENTES (continuación...)(continuación...)  Después 1ra Guerra Mundial, el matemático ingles Lewis Fry Richardson, realizó el primer intento de obtener soluciones numéricas a Ec. matemáticas para predecir elementos meteorológicos.  Durante y después 2da Guerra Mundial se dio la base para la elaboración de nuevas teorías acerca predicción del tiempo, reveló la necesidad de cambiar viejos conceptos generales. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 11
  • 12. ANTECEDENTESANTECEDENTES (continuación...)(continuación...)  El sueco Carl- Gustav Rossby y sus colaboradores de EEUU, descubrieron la llamada corriente en chorro, una corriente de aire de alta velocidad que rodea al planeta a gran altitud.  En 1950, por las primeras computadoras, fue posible aplicar las teorías fundamentales de la termodinámica al problema de la predicción climatológica, 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 12
  • 13. ANTECEDENTESANTECEDENTES (continuación...)(continuación...)  Uno de los nuevos métodos de mayor éxito para la observación general de la atmósfera ha sido el empleo de satélites artificiales.  Los satélites fotografían de forma automática la Tierra desde órbitas polares. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 13
  • 14. METEOROLOGIAMETEOROLOGIA La METEOROLOGIA es la rama de la física que aborda el estudio de los fenómenos que ocurren en la atmósfera. La meteorología Física analiza los procesos de naturaleza puramente física tales como la radiación solar, la temperatura, la evaporación, la precipitación, la humedad, la velocidad del viento, etc. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 14
  • 15. Abarca los siguientes aspectos:Abarca los siguientes aspectos: El movimiento de la atmósfera (meteorología dinámica) Su interacción con los flujos de energía radiactiva (radiación solar e infrarroja) Los procesos termodinámicos que llevan a la formación de las nubes y la generación de la precipitación en cualquiera de sus formas (lluvia, nieve y granizo) 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 15
  • 16. Continuación...Continuación... Los intercambios de energía con la superficie (transportes de calor y vapor de agua) Las reacciones químicas como la formación de la capa de ozono, generación de contaminantes por reacciones fotoquímicas. Los fenómenos eléctricos (rayos) y los efectos ópticos como arco iris, espejismos, halos en el Sol y la Luna. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 16
  • 17. LA ATMOSFERALA ATMOSFERA 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 17 La capa externa y envolvente de la Tierra está conformada por una masa gaseosa. Los fenómenos meteorológicos tienen como escenario la atmósfera.
  • 18. LA ATMÓSFERALA ATMÓSFERA (continuación...)(continuación...)  Con un espesor que se aproxima a los dos mil kilómetros, hace posible la vida en nuestro planeta.  Composición de la atmósfera: Oxígeno O2 21%, Nitrógeno N 78% Otros gases Gases: Ar, C02,H 1% 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 18
  • 19. Capas de la atmósferaCapas de la atmósfera  La Troposfera, T baja a 5,5 °C por 1.000m. hasta unos 16 Km. Formación de nubes.  La Estratosfera, la parte inferior, T es casi constante y aumenta ligeramente con la altitud, en las regiones tropicales. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 19
  • 20. Capas de atmósferaCapas de atmósfera (continuación...)(continuación...) 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 20  La mesosfera va desde los 50 a los 80 km., se caracteriza por un marcado descenso de la temperatura al ir aumentando la altura.  La ionosfera, hay una concentración relativamente elevada de iones en la atmósfera por encima de los 80 km. hasta los 640 km., Llama también termósfera, a causa de las altas temperaturas(a los 400 km. se alcanzan unos 1.200 °C).  La exosfera es la región que hay más allá de la ionosfera y se extiende hasta los 9.600 km., lo que constituye el límite exterior de la atmósfera.
  • 21. Factores que afectan a la atmósferaFactores que afectan a la atmósfera  Radiación solar  Rotación de la tierra en su eje  Revolución de la tierra alrededor del sol  Inclinación del eje de rotación de la tierra con respecto al plano de revolución  Movimiento del aire  Produce el día y la noche  Las estaciones del año  Los hemisferios sur y norte 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 21
  • 22. TIEMPO Y CLIMATIEMPO Y CLIMA  El tiempo atmosférico a una hora determinada viene determinado por: – la temperatura, – presión atmosférica, – dirección y fuerza del viento, – cantidad de nubes, – humedad etc., Registrados en el instante que se considera. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 22
  • 23.  En Madrid, París y Caracas tienen el mismo tiempo en un momento dado: un día con lluvia en las tres capitales da lugar a un mismo tiempo lluvioso.  Sin embargo, éstas tres ciudades no tienen el mismo clima, ni parecido.  La diferente vegetación que rodea a cada una de ellas: Zona tropical en Caracas, grandes bosques y praderas en París y más bien esteparia y reseca en Madrid. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 23 TIEMPO Y CLIMATIEMPO Y CLIMA (continuación...)(continuación...)
  • 24.  Entonces, el tiempo traduce algo que es instantáneo, cambiante y en cierto modo irrepetible;  El clima, en cambio, aunque se refiere a los mismos fenómenos, los traduce a una dimensión más permanente duradera y estable.  De esta manera podemos definir el tiempo como "el estado de la atmósfera en un lugar y un momento determinados"; y el clima ,"como la sucesión periódica de tipos de tiempo". 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 24 TIEMPO Y CLIMATIEMPO Y CLIMA (continuación...)(continuación...)
  • 25. ELEMENTOS DEL TIEMPOELEMENTOS DEL TIEMPO La mejor forma de abordar el análisis del clima es a través del estudio de los elementos del tiempo, • Presión atmosférica. • Temperatura. • Vapor de agua, nubes y lluvias • Radiación solar. • El viento 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 25
  • 26. PRESIÓN ATMOSFÉRICAPRESIÓN ATMOSFÉRICA  El aire ejerce presión sobre los objetos que encuentra a su paso; esta presión es equivalente al peso de la columna de aire que se extiende hasta el tope de la atmósfera.  Según uno asciende en altura, el peso de la columna de aire que queda por encina va disminuyendo, por lo tanto la presión del aire disminuye gradualmente con la altura. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 26
  • 27. Continuación...Continuación...  La presión atmosférica en sí no es tan importante como lo son las diferencias en presión en la horizontal. Las diferencias horizontales en presión son las que dan origen al movimiento del aire o viento.  Instrumento meteorológico: barómetro, barógrafo. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 27
  • 28. TEMPERATURATEMPERATURA  El calor de la atmósfera y de la superficie de la Tierra se recibe del sol por medio de radiación.  La cantidad de calor que posee un cuerpo determina su temperatura.  Una gran proporción del calor que llega del sol es absorbida en la superficie de la tierra, de donde es transferida a la atmósfera colindante. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 28
  • 29. Continuación...Continuación...  La cantidad de calor que la atmósfera absorbe de la superficie en la capa superficial es mayor que la que absorbe directamente del sol.  Este hecho, combinado con el efecto de la disminución en la presión con la altura ocasiona que la temperatura del aire disminuye con la altura (un gas al expandirse se enfría).  La disminución es de alrededor de 1,6 º C por cada 1000 pies. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 29
  • 30. VAPOR DE AGUA (nubes, lluvias...)VAPOR DE AGUA (nubes, lluvias...)  La cantidad de vapor de agua es pequeña comparada con el contenido de nitrógeno y oxígeno  El vapor de agua es de vital importancia en las condiciones del tiempo e imprescindible necesidad para la existencia de vida en la tierra.  Las nubes están compuestas de masa de gotitas de agua líquida. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 30
  • 31. Continuación...Continuación...  El agua tiene una propiedad a las condiciones de presión y temperatura en la atmósfera  El agua puede existir en sus tres estados físicos: vapor, líquido, sólido y pasar de un estado a otro en condiciones de calor y presión que lo determinen.  En la atmósfera, el vapor de agua disminuye con la altura y es casi insignificante a alturas sobre 10 kilómetros. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 31
  • 32. RADIACIÓN SOLARRADIACIÓN SOLAR  El Sol es una inmensa masa de gas caliente, que se encuentra a 150 000 000 de Km. de la Tierra, irradia energía al espacio en todas direcciones con un radio de 7 x 108 m y una masa de 2 x 1030 Kg.  La temperatura del núcleo del Sol es de 107 K, de 5 800 K en su fotosfera, actúa como un cuerpo negra. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 32
  • 33. Continuación...Continuación...  Está compuesto en 80 % por hidrógeno, 19 % por helio ionizado, y 1 % por elementos muy pesados.  Su densidad es equivalente a cien veces la densidad del agua.  En la estructura del Sol se pueden distinguir las siguientes partes: El Núcleo, la Fotosfera, la Cromosfera y la Corona. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 33
  • 34. Continuación...Continuación...  La mayor parte de la radiación electromagnética proveniente del Sol.  El contenido energético total de la radiación solar incidente sobre la atmósfera queda especificada por una magnitud llamada Constante Solar  La constante solar es la intensidad de la radiación solar a la unidad de área normal al límite exterior de la atmósfera terrestre.( 1367 ± 1,6 W/m2 - WRC. 1353 ± 12 W/m2 – NASA) 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 34
  • 35. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 35 RADIACIÓN SOLARRADIACIÓN SOLAR (continuación...)(continuación...)
  • 36.  La irradiación solar total o global que incide sobre la superficie terrestre tiene dos componentes: una directa y la otra difusa.  Tenemos: – La irradiación directa es la radiación recibida del disco solar cuando el cielo está completamente despejado y vista por un tubo cuya longitud y diámetro están en relación de 10 a 1. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 36 RADIACIÓN SOLARRADIACIÓN SOLAR (continuación...)(continuación...)
  • 37. Continuación...Continuación... – La irradiación difusa es la recibida de todas partes de la bóveda celeste después de haber pasado por procesos de dispersión en la atmósfera – Además de sumarle la radiación reflejada por la superficie terrestre 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 37
  • 38.  Es la expansión y convección del aire provocadas por las diferentes absorciones de la energía solar en la superficie terrestre  A escala global estos efectos termodinámicos se combinan con efectos dinámicos debido a la fuerza terrestre, dando lugar a la circulación general atmosférica. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 38 EL VIENTOEL VIENTO (continuación...)(continuación...)
  • 39.  La velocidad del viento es fluctuante, su contenido energético varía continuamente, dependiendo de la condiciones climáticas y condiciones de superficie local y obstáculos.  Los modelos de evaluación permiten interpretar las mediciones experimentales aplicando la Función Densidad de Probabilidad de Weibull. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 39 EL VIENTOEL VIENTO (continuación...)(continuación...)
  • 40. EL VIENTOEL VIENTO (continuación...)(continuación...)  El viento permite describir ordenadamente la distribución de frecuencias de velocidad del viento.  Aplicar técnicas de interpolación para determinar la disponibilidad de energía eólica en una zona de interés. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 40
  • 41. PARTE EXPERIMENTALPARTE EXPERIMENTAL 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 41
  • 42. VISITA GUIADAVISITA GUIADA:: Estación Meteorológica JorgeEstación Meteorológica Jorge Basadre Grohomann-TacnaBasadre Grohomann-Tacna 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 42
  • 43. Estación meteorológicaEstación meteorológica  Las instalaciones de la estación meteorológica del Senamhi está ubicado en la Facultad de Agronomía Fundo los Pichones de la UNJBG. Tacna.  Realizamos el reconocimiento de equipos con los que se cuenta para la medición de los elementos del tiempo.  Realizamos observaciones y adquisición de datos. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 43
  • 44. Cuadro de elementos sensibleCuadro de elementos sensible ELEMENTO METEOROLOGI CO ELEMENTO SENSI BLE ESCALA Temperatura Columna de mercurio Celsius grados Columna de alcohol Tubo de Bourdon Lámina bimetálica Presión Columna de mercurio 1)Millmetro Cápsula aneroide 2)Milibares Humedad Haz de cabello 1) En porcentajes (humedad relativa) 2)Tensión del vapor de agua, en Columna de mercurio (psicnómetro) mm. 3)Humedad relativa en porcentajes Viento (dirección) Veleta 1)Grados (36° ) 2)Rosa de viento Viento (Velocidad) Gazoletas 1)m1seg Tubos y flotadores para presión 2)km/h dinámica y estática 3) Nudos 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 44
  • 45. DESCRIPCION DE EQUIPOSDESCRIPCION DE EQUIPOS:: Medición y registro de datosMedición y registro de datos 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 45
  • 46. Caseta MeteorológicaCaseta Meteorológica – Permite la uniformidad de los datos de los instrumentos en su interior. – En su interior se encuentran generalmente el psicrómetro, Termografo, Termohidrógafo 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 46
  • 47. Termómetro de Máxima-MínimaTermómetro de Máxima-Mínima  El termómetro de máxima es de mercurio, y se estrecha cerca del depósito.  Al dilatarse el mercurio del depósito vence la resistencia opuesta por el estrechamiento.  Cuando la temperatura baja y la columna de masa de mercurio se contrae, ésta se rompe por el estrechamiento y su extremo libre queda marcando la temperatura máxima. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 47
  • 48. Continuación...Continuación...  Para reponer el termómetro de máxima después de la lectura, se saca del soporte y se coloca verticalmente con el depósito hacia abajo, hasta que la columna de mercurio llegue al estrechamiento.  Sujetándolo por la parte contraria al depósito, se sacudirá un cuarto de ésta con el brazo extendido, viendo que la columna de mercurio se alinee con el brazo y el depósito quede hacia el exterior. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 48
  • 49. Tanque de evaporación: EvaporímetroTanque de evaporación: Evaporímetro  Mide la evaporación en milímetros (mm) de un recipiente de superficie amplia, en el cual se mide la evaporación por la disminución del nivel del agua. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 49
  • 50. Continuación...Continuación...  Es un tanque de agua, expuesto a la intemperie, permite medir la cantidad de agua que se evapora de la superficie, ésta depende de la velocidad del viento y de la temperatura del agua y del aire. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 50
  • 51. PsicrómetroPsicrómetro  La humedad relativa, la tensión de vapor y el punto de rocío se determinan por medio del psicrómetro, con la ayuda de tablas.  Este aparato consta de un juego de dos termómetros iguales: – Termómetro seco sirve para obtener la temperatura del aire. – Termómetro húmedo tiene el deposito de mercurio recubierto de una muselina húmeda en un depósito de agua destilada. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 51
  • 53. Continuación...Continuación... – El agua que empapa la muselina se evapora, para hacerlo necesita calor, que obtiene del termómetro, con lo que la temperatura baja. – El agua evaporada es reemplazada por la que llega a través de la mecha. – El transporte se ajusta automáticamente, y se establece un régimen estacionario que depende de la velocidad de evaporación. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 53
  • 54. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 54
  • 55. PluviógrafoPluviógrafo – Registra la cantidad de lluvia caída, en milímetros (mm). – Dentro del depósito hay un flotador prolongado por un tallo vertical, que sostiene directamente el brazo que lleva la plumilla inscriptora. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 55
  • 56. Continuación...Continuación... – A medida que el depósito se llena, el flotador va subiendo y la plumilla con él. – Casi desde el fondo del depósito sale un tubo curvado en forma de sifón, en el que la rama ascendente llega justo al nivel más alto al que se quiere llegar. – Este nivel corresponde a una cantidad de lluvia de 10 mm 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 56
  • 57. GeotermómetroGeotermómetro  Indica la temperatura del suelo a diversas profundidades, en grados Celsius (°C).  Los conjuntos utilizados por el INM permiten medidas a profundidades de 5,10, 20, 50, y 100 cm. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 57
  • 58. Continuación...Continuación...  La parte graduada de los termómetros es igual en todos ellos (unos 20 cm) y en cada uno se prolonga el capilar de manera que el depósito quede a la profundidad requerida.  Toda la parte inferior del termómetro va cubierta por una vaina con diversos agujeros en su parte más baja, a la altura del depósito 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 58
  • 59. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 59 Geotermómetro ContinuaciónContinuación......
  • 60. Barómetro MercurialBarómetro Mercurial  Mide la presión atmosférica del lugar relacionado con la temperatura.  Consta de un tubo de cristal lleno de mercurio con un extremo abierto que va sumergido en la cubeta situada bajo el tubo graduado. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 60
  • 61. Continuación...Continuación...  Para asegurar el vacío, el tubo capilar se ha provisto de un dispositivo que impide el paso de cualquier burbuja de aire.  Para medir la temperatura del mercurio, lleva acoplado un termómetro, graduado en medios grados. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 61
  • 62. Continuación...Continuación...  El barómetro está construido de tal manera que se conoce la relación entre las secciones interiores del tubo y la cubeta.  La escala se hace de forma que las subidas de mercurio en el tubo estén compensadas en la escala con las bajadas del mercurio en la cubeta. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 62
  • 63. AnemómetroAnemómetro  Mide la velocidad y dirección del viento  Consiste de una veleta que señala la dirección y un sistema de copitas que giran movidas por el viento. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 63
  • 64. Continuación...Continuación...  La rapidez con que rotan es función de la velocidad.  La dirección del viento es aquella de donde viene el viento, no hacia donde va, la velocidad se mide en unidades de distancias (millas, km) por unidad de tiempo (hora, s). 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 64
  • 65. Heliógrafo de Campbell-StokesHeliógrafo de Campbell-Stokes  Es una esfera de cristal de 96 mm. de diámetro montada concéntricamente en el interior de un casco esférico.  Los rayos solares al incidir sobre ella forman una luz muy intenso sobre una banda de cartulina encajada en unas ranuras del casquete. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 65
  • 66. Continuación...Continuación...  Éste lleva tres pares de ranuras paralelas en las cuales se pueden alojar tres clases de bandas diferentes, según la estación del año.  La bola de vidrio descansa sobre un soporte cóncavo, boca arriba y de forma esférica.  Una percha elástica llega al borde de la bola y mediante un tornillo y un disco mantiene oprimida la bola contra el soporte inferior. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 66
  • 67. EQUIPOEQUIPO  Termómetro de bulbo seco  Termómetro de bulbo húmedo  Geotermómetros  Barómetro Microbarógrafo  Anemómetro de cazoletas 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 67
  • 68. ContinuaciónContinuación......  Anemómetro de hélice  Tanque de evaporación o evaporímetro  Pluviómetro  Barómetro  Barógrafo 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 68
  • 69. PROCEDIMIENTOPROCEDIMIENTO  Realizar la visita guiada con el profesor del curso de Laboratorio de Energías Renovables III, a las instalaciones del Senamhi Tacna  Observar los instrumentos de medición y de registro de datos, sus características principales, principio de funcionamiento y su como es su utilización. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 69
  • 70. Continuación...Continuación...  Coordinar con el Senamhi para la recolección de la información (toma de datos y evaluación de los instrumentos).  Las mediciones de los elementos del tiempo en el Senamhi se debe realizar tres veces al día, durante 2 semanas.  Los resultados serán procesados y analizados. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 70
  • 71. OBTENCION Y REGISTRO DEOBTENCION Y REGISTRO DE DE DATOSDE DATOS 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 71
  • 72. FORMATO DE LLENADO DE DATOSFORMATO DE LLENADO DE DATOS 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 72
  • 73. Registro del HeliógrafoRegistro del Heliógrafo 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 73
  • 74. Formato de horas de sol para cada mesFormato de horas de sol para cada mes 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 74
  • 75. Datos del Geotermómetro para elDatos del Geotermómetro para el día 23/05/02día 23/05/02 Profundidad cm Suelo desnudo ºC Cesped ºC Hojarasca ºC 2 20.5 19.3 22 5 21 19 21 10 21.3 19.5 21.5 20 22.3 21.1 22.8 30 22.3 21   50 25.3 23.5 23.3 100 24 23   SERVICO NACIONAL DE METEOROLOGIA E HIDROLOGIA     DIRECCION REGIONAL TACNA - MOQUEGUA   ESTACION : MAP-J. BASADRE G.   LAT: 18º 01'   DPTO.:TACNA AÑO: 2002     LONG: 70º 15'   PROV.:TACNA MES: MAYO     ALT.: 560 msnm   DIST.: TACNA 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 75
  • 76. Tabla proporcionada por el SenamhiTabla proporcionada por el Senamhi DIAS TEMP. MAX ºC TEMP. MIN ºC HUM. REL % PREC. TOTAL HORAS / SOL Hrs PRES. ATMOF mBar VIENTO m/s EVAP.TANQUE 13 19.4 14.2 89 0 2.4 950.9 SSW-2 4.2 14 24 15 76 0 7 951.7 SSW-3 2.5 15 24.4 13.5 78 0 8.1 951.2 SW-2 2.2 16 24.1 14.8 80 0 6.9 953.2 SW-2 2.6 17 20.4 15.2 86 0 2.6 952.9 SW-1 2.2 18 22.2 14.6 79 0 6.7 953.1 SSW-2 1.5 19 20.9 14.4 82 0 5.6 953.9 SSW-2 2.5 20 21.6 14 80 0 6.4 955.1 SSW-2 3.6 21 23 10.4 80 0 8 954.1 SSW-1 1.9 22 20.9 10.8 82 0 6.3 952.7 SSW-2 2.9 23 28.4 12.8 67 0 7.9 953.3 SSW-2 4 24 29.3 12.8 51 0 7.6 952.5 SSW-2 3 25 26.8 15.8 57 0 7.4 954.8 SW-3 2.8 26 25.7 14.4 77 0 6.1 955.9 SW-2 3.6 27 21.7 13.2 84 0 6.8 953.2 SW-3 1.8 SERVICO NACIONAL DE METEOROLOGIA E HIDROLOGIA     DIRECCION REGIONAL TACNA - MOQUEGUA   ESTACION : MAP-J. BASADRE G.   LAT: 18º 01'   DPTO.:TACNA AÑO: 2002     LONG: 70º 15'   PROV.:TACNA MES: MAYO     ALT.: 560 msnm   DIST.: TACNA 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 76
  • 77. PROCESAMIENTO DE DATOSPROCESAMIENTO DE DATOS 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 77
  • 78. ROSA DE VIENTOROSA DE VIENTO  La gráfica llamada Rosa de los vientos nos permite representar simultáneamente la relación entre las características que componen el viento y un vector con magnitud (dada por la velocidad) y dirección.  De acuerdo a la configuración del instrumental meteorológico, los valores que se pueden registrar para la dirección del viento son los 16 rumbos de la rosa náutica o su equivalente en grados(arcos) 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 78
  • 79. Continuación...Continuación...  Rosa náutica 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 79
  • 80. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 80 CLASES rumbos Conteo No. de veces que ocurre FRECUENCIA DE  CLASES  N    0 NNE    0 NE    0 ENE   0 E    0 ESE    0 SE    0 SSE    0 S    0 SSW  9 SW  6 WSW    0 W    0 WNW    0 NW    0 NNW    0 Cuadro de frecuencias
  • 81. Continuación...Continuación...  De la tabla de frecuencias se construye la rosa de viento, la cual es una forma de visualizar mejor la dirección del viento. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 81
  • 82. RESULTADOSRESULTADOS 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 82
  • 83. Grafico 1:Grafico 1: Temperatura del suelo 13/05/02 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 2 5 10 20 30 50 100 Profundidad (cm) Temperatura(ºC) desnudo cesped hojarasca 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 83 ANALISIS: Para los tres casos: las temperaturas aumentan con la profundidad. El de mayor temperatura esta el suelo desnudo. Debido al mayor reflejo que esta genera
  • 84. Grafico 2:Grafico 2: Presión atmosférica durante dos semanas 948 950 952 954 956 958 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Tiempo (dias) Presión atmosférica(mbar) 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 84 Análisis: La variación de la presión es mas notable en los días 20 y 26
  • 85. Gráfico 3:Gráfico 3: Humedad relativa 40 50 60 70 80 90 100 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Tiempo (días) Humedadrelativa(%) 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 85 Análisis: La menor humedad se registró el día 24 debido a que sucedió una corriente de aire caliente y con brillo solar intenso.
  • 86. Grafico 4:Grafico 4: Rosa de viento del 13 al 27 de Mayo 0 20 40 60 80 N NNE NE ENE ENE ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 86 Para la realización del gráfico se necesita las frecuencias absolutos de los días tomados la lectura del anemómetro. En el grafico podemos notar que la dirección del viento fluctúa de Sur-Oeste a SurSur- Oeste
  • 87. Grafico 5:Grafico 5: HORAS DE SOL 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 87 ANALISIS: Las horas de sol durante las dos semanas se muestra con mayor duración los días 15, 21, 23 Mientras que de bajo horas de sol (2 horas) 13, 15
  • 89. CONCLUSIONESCONCLUSIONES  Los equipos y / o instrumentos meteorológicos deben ser instaladas en lugares libres de perturbaciones con respecto al instrumentos.  De los instrumentos del Senamhi se utilizan dos tipos de equipos, aquellos que miden y otros que registran datos del total diario.  Una estación meteorológica se encarga de procesar y proporcionar datos del tiempo útiles para la agricultura y la comunidad. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 89
  • 90. SUGERENCIASSUGERENCIAS  El número de mediciones que realiza el SENAMHI es estandarizado internacionalmente. Pero no es suficiente para el diseño de sistemas para el aprovechamiento de las energías renovables.  Hay tener mucho cuidado al tomar los datos, especialmente en los termómetro; tener cuidado con la lectura que marca el menisco que forma el mercurio o alcohol con el recipiente. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 90
  • 91. Continuación...Continuación...  Mayormente los datos del SENAMHI en Tacna es para el uso agrícola, debería darse iniciativas para usos científicos. 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 91
  • 92. REFERENCIASREFERENCIAS  www.atmosfera.cl/HTML/meteorologia/que_e s.htm  www.imn.ac.cr/educa/instrumentos/instrumen tos.htm  www.paidoteca.dgsca.unam.mx/estadistica/p rac3.html 28/03/17 Laboratorio de Energias Renovables III 92