Física
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Física. Ambiental. UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA. FÍSICA AMBIENTAL APLICADA. Problemas resueltos Tema 5 RADIACIÓN. Departamento de Física Aplicada UCLM. Equipo docente : Antonio J. Barbero García Alfonso Calera Belmonte Pablo Muñiz García José Ángel de Toro Sánchez. Física.

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Ambiental

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Presentation Transcript


Ambiental

Física

Ambiental

UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA

FÍSICA AMBIENTAL APLICADA

Problemas resueltos Tema 5

RADIACIÓN

Departamento de Física Aplicada

UCLM

Equipo docente:

Antonio J. Barbero García

Alfonso Calera Belmonte

Pablo Muñiz García

José Ángel de Toro Sánchez


Ambiental

Física

Ambiental

PROBLEMA 0501

En una estación radiométrica situada a 39º 02’ N se han tomado el día 5 de junio de 1999 las medidas de radiación solar incidente (Ris) que figuran en la tabla anexa.

Se desea calcular cuál es la radiación solar incidente en todo el día (expresada en MJm-2día-1) y qué porcentaje de la radiación astronómica representa dicha cantidad.

Explíquese el proceso seguido en el cálculo y todos los pasos intermedios.

Datos. Consulte tablas de declinación y excentricidad.


Ambiental

Física

Ambiental

0.082 MJ·m-2·min-1

Radiación extraterrestre

GSC = 0.082 MJ·m-2·min -1

Integrada para todo el día

(MJ·m-2· dia-1)

(Ángulo horario a la salida del sol)


Ambiental

Física

Ambiental

Integración de los datos (sumatorio de trapecios, véase siguiente)


Ambiental

Física

bk

ak

bi

Ambiental

ai

c

Expresando c en segundos las áreas S, Sa calculadas en cada paso vendrán dadas en J·m-2 y

la suma de todas ellas corresponde a J·m-2·dia-1.


Ambiental

Física

Ambiental

c = 3600 s

Valores integrados 1 día


Ambiental

Física

Ambiental

PROBLEMA 0502

En la tabla siguiente se presentan los datos de radiación de onda corta medidos en una estación radiométrica situada a 39º 02’ N , 02º 05’ W el día 11 de julio de 1996. Usando las tablas convenientes para los cálculos de radiación astronómica, se pide:

1º) ¿Cómo se mide la radiación de onda corta que alcanza el suelo? Constrúyase una gráfica de radiación de onda corta que alcanza el suelo en función de la hora. ¿Cuánta radiación alcanza el suelo a lo largo del día? ¿Qué puede decirse acerca del día al que se refieren los datos?

2º) Determínese la radiación de onda corta absorbida por el suelo, suponiendo que el albedo del terreno era 0.23, y calcúlese que fracción de la radiación astronómica fue reflejada por el suelo.


Ambiental

Piranómetro

Componente directa

Física

Componente difusa

Ambiental

Piranómetro radiación difusa

Por diferencia

MEDIDA DE LA RADIACIÓN SOLAR INCIDENTE Ris


Ambiental

Física

J = 193 (año bisiesto)

dr = 0.96754

 = 22.09º

Día 11 julio

 = 39º 02’ N

GSC = 0.082 MJ/m2min

s = 109.22º

Ambiental

Radiación astronómica

integrada para un día:

Ra = 41.0428 MJm-2dia-1.


Ambiental

Física

Ambiental

Se trata de un día nuboso, se aprecia un importante desarrollo de la nubosidad después del mediodía


Ambiental

Física

b

a

Ambiental

c

Para determinar la radiación que alcanza el suelo aplicamos el método de los trapecios


Ambiental

b

a

Física

c

Ambiental

Unidades: Wm-2s= Jm-2


Ambiental

Física

Ris

Ambiental

Rrs

Porcentaje de la radiación astronómica que resulta reflejado por el suelo:

Rns=Ris-Rrs


Ambiental

Física

Ambiental

PROBLEMA 0503

En la tabla que se adjunta se presentan los datos de radiación solar (onda corta) incidente sobre una cubierta vegetal el día 28 de agosto de 1999.

A) Constrúyase una gráfica de radiación solar incidente en función de la hora. ¿Puede hacerse alguna afirmación relativa a la presencia o ausencia de nubes? Calcular la radiación solar incidente acumulada durante dicho día.

B) Si el albedo de la cubierta vegetal es 0.23, calcúlese la radiación neta solar absorbida por la cubierta.

C) La radiación neta promedio de onda larga es de 120 W/m2 (téngase en cuenta que es radiación saliente de la superficie). Estimar la radiación neta total absorbida por la cubierta.

D) Si el el 60% de la radiación neta total es utilizada en la evapotranspiración de la cubierta, estímese el flujo de vapor de agua (kg/diam2). Dato. Calor latente de vaporización en las condiciones ambientales 2.45 MJ/kg


Ambiental

Física

xi+1

c = 3600 s

xi

Ambiental

en J·m-2

c

Gráfica radiación onda corta incidente (Ris)

Tratamiento de datos

Datos tabla recogidos de hora en hora

Radiación solar incidente acumulada para todo el día:

N es el número de datos (hasta las 23 h)


Ambiental

S =

Física

Ris

Rns= 25.837200-5.942556 =

Ambiental

Rrs

Ris =

J·m-2

= 19.894644 MJ·m-2

Radiación neta de onda corta absorbida por la cubierta vegetal

Rns=Ris-Rrs


Ambiental

Radiación neta absorbida por la cubierta vegetal

Física

Ambiental

Radiación neta de onda larga a lo largo de todo el día

Rnl = 120 W·m-2 86400 s = 10368000 J·m-2

Radiación neta:

Rn=Rns-Rnl

= 19894644 -10368000 = 9526644 J·m-2

Evapotranspiración:

Para evaporar 1 kg de agua hacen falta 2.45 MJ

Según el enunciado, por m2 y día hay disponible el 60% de Rn

Evapotranspiración (kg/m2·dia)

Evapotranspiración


Ambiental

Física

a.

Represéntese gráficamente en papel milimetrado la Ris y la radiación difusa y comente de que tipo de día se trataba.

Ambiental

Calcule la radiación solar incidente. Si el albedo era 0.25, calcúlese la radiación absorbida a lo largo del día por la superficie.

b.

c.

En el supuesto de que el día hubiese sido totalmente despejado y sabiendo que la atmósfera absorbe el 25% de la radiación extraterrestre, calcúlese que radiación solar habría incidido en la superficie en ese caso

PROBLEMA 0504

Considere la tabla de datos adjunta, donde aparecen tabulados datos de Ris y radiación difusa desde la salida del sol hasta su puesta, en intervalos de media hora, para el día 27 de junio de 2000.

La estación de superficie que tomó los datos se encuentra ubicada en las siguientes coordenadas geográficas: 39º N, 1º 50’ W.

Unidades: W·m-2


Ambiental

i

Física

W·m-2

Ambiental

tiempo, intervalos de 30 minutos (1800 s)

W·m-2

Puesta

del Sol

Salida

del Sol

Absorbido:

c = 1800 s

Unidades: Wm-2s= Jm-2


Ambiental

Física

Ambiental

Comentario: se trata de un día parcialmente nuboso, con incidencia especialmente acusada a mediodía solar, y menos nuboso por la tarde. Véase que la radiación difusa antes del mediodía solar va creciendo, no forma la típica meseta plana de un día totalmente despejado; esto indica la presencia de cobertura nubosa, aunque no demasiado espesa. A mediodía aproximadamente la nubosidad se desarrolló bastante más como indica la brusca caída de la Ris y la importante subida de la radiación difusa, aunque en poco tiempo esta nubosidad desapareció, dando paso a una situación similar a la de la mañana aunque seguramente con menos nubosidad total, ya que la bajada de la radiación difusa es más pronunciada.

Si la atmósfera absorbiese el 25%, a la superficie llegaría


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