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1 AmbientalAmbiental FísicaFísica Departamento de Física Aplicada UCLM Equipo docente: Antonio J. Barbero García Alfonso Calera Belmonte Pablo Muñiz García.

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1 1 AmbientalAmbiental FísicaFísica Departamento de Física Aplicada UCLM Equipo docente: Antonio J. Barbero García Alfonso Calera Belmonte Pablo Muñiz García José Ángel de Toro Sánchez FÍSICA AMBIENTAL Problemas Adicionales Tema 5 UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA

2 2 En la tabla adjunta se presentan los datos de radiación solar, incidente (R is ) y reflejada (R rs ), medidos por la Anchor Station de Barrax el 11 de agosto de Aquel día se produjo un eclipse parcial de sol. Determinar la radiación incidente de onda corta a lo largo del día, expresando el resultado en MJ m -2. Empléese un método gráfico. A) Determinar la radiación neta de onda corta a lo largo del día, expresando el resultado en MJ m -2. B) Represente gráficamente la evolución diaria de la reflectividad. Comente la gráfica obtenida. C) Estime la radiación de onda corta que se habría recibido en caso de no haberse producido el eclipse. Explique el criterio seguido en la estimación. ¿En qué porcentaje redujo el eclipse la radiación que debería haberse recibido? D) Nota: para la resolución de este problema no son necesarias tablas, sólo se precisa papel milimetrado para las representaciones gráficas. AmbientalAmbiental FísicaFísica PROBLEMA 1

3 3 xixi x i+1 c Área del trapecio i-ésimo hora W m -2 Determinar la radiación incidente de onda corta a lo largo del día, expresando el resultado en MJ m -2. Empléese un método gráfico. A) c = 1800 s Intervalo entre datos R is acumulada en todo el día AmbientalAmbiental FísicaFísica

4 4 Determinar la radiación neta de onda corta a lo largo del día, expresando el resultado en MJ m -2. B) Sumando los valores de R is y de R rs tal y como aparecen en el enunciado obtendremos el flujo de potencia en Wm -2 a lo largo de todo el día: Conversión de unidades: R ns acumulada en todo el día: 18,26 MJ m -2 AmbientalAmbiental FísicaFísica

5 5 Represente gráficamente la evolución diaria de la reflectividad. Comente la gráfica obtenida. C) Expresamos la reflectividad como tanto por 1 de radiación reflejada Los datos correspondientes a las primeras y últimas horas carecen de significado ya que los valores de Ris y de Rrs medidos son muy bajos y se encuentran cerca de los límites de sensibilidad de los instrumentos. Las demás medidas dan valores de reflectividad situadas en un rango bastante estrecho, con una media de AmbientalAmbiental FísicaFísica

6 6 Estime la radiación de onda corta que se habría recibido en caso de no haberse producido el eclipse. Explique el criterio seguido en la estimación. ¿En qué porcentaje redujo el eclipse la radiación que debería haberse recibido? D) El eclipse concluyó pocos minutos después del mediodía solar, como puede verse en la representación gráfica de la R is. Puesto que se trató de un día despejado, podemos estimar la radiación que se hubiese recibido sin eclipse multiplicando por dos la radiación recibida en la segunda mitad del día, a partir de las 12 h. Radiación recibida en ausencia de eclipse: % reducción en la R is recibida AmbientalAmbiental FísicaFísica

7 7 AmbientalAmbiental FísicaFísica Radiación de onda corta En la tabla adjunta se presentan los datos de radiación solar de onda corta (incidente y reflejada) del día 4 de agosto de 1998 en una estación radiométrica situada en las coordenadas 39º N, 2º W. Los datos están en Wm -2. Representar gráficamente la radiación incidente, la reflejada y la radiación neta en función de la hora, eligiendo la escala más adecuada para una correcta representación de los datos. a) Calcular a partir de la representación gráfica los valores acumulados de radiación incidente, reflejada y neta para todo el día considerado. b) Representar gráficamente la reflectividad del suelo en función de la hora. Comente la gráfica obtenida. c) Calcular la radiación astronómica total correspondiente al día especificado y obtener el porcentaje de la misma representado por la radiación neta. d) PROBLEMA 2

8 8 AmbientalAmbiental FísicaFísica Representar gráficamente la radiación incidente, la reflejada y la radiación neta en función de la hora, eligiendo la escala más adecuada para una correcta representación de los datos. a) Hora W m -2 Cálculo radiación neta:

9 9 AmbientalAmbiental FísicaFísica Calcular a partir de la representación gráfica los valores acumulados de radiación incidente, reflejada y neta para todo el día considerado. b) Emplearemos el método de los trapecios. Bastará hacer los cálculos con la Ris y la Rrs, ya que cuando se calculen sus valores acumulados el de la radiación solar neta Rns puede calcularse por diferencia Ilustración del método de cálculo xixi x i+1 c Área del trapecio i-ésimo Radiación acumulada para todo el día: (debe aplicarse para Ris y para Rrs) Los datos de la tabla van de hora en hora c = 3600 s S se obtiene en J·m -2

10 10 AmbientalAmbiental FísicaFísica c = 3600 s Radiación incidente acumulada Radiación reflejada acumulada Radiación neta acumulada

11 11 AmbientalAmbiental FísicaFísica Representar gráficamente la reflectividad del suelo en función de la hora. Comente la gráfica obtenida. c) Expresamos la reflectividad como tanto por 1 de radiación reflejada El primer punto y el último son valores sin significado ya que los valores de Ris y de Rrs medidos son tan bajos que se encuentran cerca de los límites de sensibilidad de los instrumentos. El valor medio de los demás valores es 0.25.

12 12 AmbientalAmbiental FísicaFísica Calcular la radiación astronómica total correspondiente al día especificado y obtener el porcentaje de la misma representado por la radiación neta. d) Declinación = 17.02º G SC = MJ·m -2 ·min -1 Latitud = +39º 4 de agosto de 1998 (no bisiesto, J = 216) Introduciendo G SC en MJ·m -2 ·min -1, R a se obtiene en MJ·m -2 ·dia -1 Fórmula Duffie y Beckman Porcentaje de la R a representado por la R ns


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