FÍSICA AMBIENTAL ______________________________________ UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR INGENIEROS AGRÓNOMOS FÍSICA AMBIENTAL ______________________________________ PROBLEMAS EXAMEN FEBRERO 2005 Equipo Docente: Dr. Alfonso J. Calera CEU Física Aplicada Dr. Antonio J. Barbero TU Física Aplicada DEPARTAMENTO DE FÍSICA APLICADA UCLM

PROBLEMA 1 1/5 PROBLEMA 1. Desecación de aire húmedo. UCLM Ambiental Física PROBLEMA 1 1/5 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 PROBLEMA 1. Desecación de aire húmedo. Una muestra de aire húmedo está inicialmente a 900 mb, 15 ºC y tiene un 50% de humedad relativa. Esta muestra se somete a los siguientes procesos adiabáticos: Etapa 1. Se expande hasta que su presión se reduce a 700 mb, y a medida que el vapor de agua se va condensando curante esta etapa, se va eliminando el líquido producido. Etapa 2. Se comprime la muestra resultante de la etapa 1 hasta 1050 mb. a) ¿Qué temperatura y qué humedad específica tenía la muestra al final de la etapa 1? b) ¿Qué temperatura y qué humedad relativa tiene la muestra al final de la etapa 2? c) ¿Cuál era la temperatura de rocío de la muestra inicial y cuál es la temperatura de rocío de la muestra al final del proceso? Usamos el diagrama pseudoadiabático

PROBLEMA 1 2/5 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 Física Ambiental UCLM Ambiental Física PROBLEMA 1 2/5 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 T = 15 ºC, P = 900 mb  = 50% Muestra no saturada Muestra saturada Fin etapa 1 Etapa 2

PROBLEMA 1 3/5 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 UCLM Ambiental Física PROBLEMA 1 3/5 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 a) ¿Qué temperatura y qué humedad específica tenía la muestra al final de la etapa 1?  = 5 g·kg-1 -2 ºC T = 15 ºC, P = 900 mb  = 50% Fin etapa 1 Etapa 2 Muestra no saturada Muestra saturada

PROBLEMA 1 4/5 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 UCLM Ambiental Física PROBLEMA 1 4/5 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 b) ¿Qué temperatura y qué humedad relativa tiene la muestra al final de la etapa 2?  = 5 g·kg-1 T = 15 ºC, P = 900 mb  = 50% Fin etapa 1 Etapa 2 Muestra no saturada Muestra saturada sat=29 gkg-1 25 30 32 ºC

PROBLEMA 1 5/5 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 UCLM Ambiental Física PROBLEMA 1 5/5 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 c) ¿Cuál era la temperatura de rocío de la muestra inicial y cuál es la temperatura de rocío de la muestra al final del proceso?  = 5 g·kg-1 T = 15 ºC, P = 900 mb  = 50% Fin etapa 1 Etapa 2 Muestra no saturada Muestra saturada 4 ºC 3 ºC

UCLM Ambiental Física PROBLEMA 2 1/3 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 PROBLEMA 2. Determinación de diferencias en hora de salida y puesta de sol. Determinar la diferencia en minutos en la hora (oficial) de salida y puesta de sol en Albacete y La Coruña el día 4 de febrero de 2005. (No se tienen en cuenta efectos de refracción atmosférica). Las coordenadas geográficas son: Albacete 39º 0’ N 1º 52’ W La Coruña 43º 22’ N 8º 23’ W Datos día 4 de febrero (Fórmulas de Spencer) Determinación del ángulo horario a la salida del sol En Albacete 39º 0’ N = 39.00º 1º 52’ W = +1.87º En La Coruña 43º 22’ N = 43.37º 8º 23’ W = +8.38º

PROBLEMA 2 2/3 Salida del sol: hora solar local en Albacete HSL(A) UCLM Ambiental Física PROBLEMA 2 2/3 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 Salida del sol: hora solar local en Albacete HSL(A) Ls = 0 (Greenwich) Salida del sol: hora solar estándar en Albacete HSE(A) Le(A) = +1.87º +21 m Salida del sol: hora solar local en La Coruña HSL(C) Salida del sol: hora solar estándar en La Coruña HSE(C) Le(C) = +8.38º +47 m Diferencia (en hora oficial):

PROBLEMA 2 3/3 Puesta sol: hora solar local en Albacete HSL(A) UCLM Ambiental Física PROBLEMA 2 3/3 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 Puesta sol: hora solar local en Albacete HSL(A) Ls = 0 (Greenwich) Salida del sol: hora solar estándar en Albacete HSE(A) Le(A) = +1.87º +21 m Puesta de sol: hora solar local en La Coruña HSL(C) Salida del sol: hora solar estándar en La Coruña HSE(C) Le(C) = +8.38º +47 m Diferencia (en hora oficial):

PROBLEMA 3 1/6 PROBLEMA 3. Radiación de onda corta UCLM Ambiental Física PROBLEMA 3 1/6 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 PROBLEMA 3. 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 3 2/6 Cálculo radiación neta: Ambiental Física UCLM Ambiental Física PROBLEMA 3 2/6 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 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) Cálculo radiación neta: Hora Wm-2

PROBLEMA 3 3/6 Ambiental Física FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 UCLM Ambiental Física PROBLEMA 3 3/6 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 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 Calcular a partir de la representación gráfica los valores acumulados de radiación incidente, reflejada y neta para todo el día considerado. b) Ilustración del método de cálculo Radiación acumulada para todo el día: xi+1 xi (debe aplicarse para Ris y para Rrs) Los datos de la tabla van de hora en hora Área del trapecio i-ésimo c = 3600 s c S se obtiene en J·m-2

PROBLEMA 3 4/6 c = 3600 s Radiación incidente acumulada UCLM Ambiental Física PROBLEMA 3 4/6 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 c = 3600 s Radiación incidente acumulada Radiación reflejada acumulada Radiación neta acumulada

PROBLEMA 3 5/6 Ambiental Física FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 UCLM Ambiental Física PROBLEMA 3 5/6 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 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.

PROBLEMA 3 6/6 GSC = 0.082 MJ·m-2·min -1 Latitud  = +39º UCLM Ambiental Física PROBLEMA 3 6/6 FÍSICA AMBIENTAL - FEBRERO 2005 GSC = 0.082 MJ·m-2·min -1 Latitud  = +39º 4 de agosto de 1998 (no bisiesto, J = 216) Calcular la radiación astronómica total correspondiente al día especificado y obtener el porcentaje de la misma representado por la radiación neta. d) Fórmula Duffie y Beckman Introduciendo GSC en MJ·m-2·min -1, Ra se obtiene en MJ·m-2·dia -1 Porcentaje de la Ra representado por la Rns Declinación  = 17.02º

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