Tema 4: EL VIENTO

Tema 4:
EL VIENTO
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Parámetros
de viento
Rosa de
vientos
A la izquierda se representa un
viento de origen SW de 20 kt en
el Hemisferio Norte, y a la
derecha un viento de origen E de
65 kt en el Hemisferio Sur.
El círculo señala el punto donde
se mide el viento
- Flojo:
6-20 km/h (3-10 kt)
- Moderado:
21-40 km/h (11-21 kt)
- Fuerte:
41-70 km/h (22-37 kt)
- Muy fuerte: 71-120 km/h (38-64 kt)
- Huracanado: >120 km/h (> 64 kt).
El nudo: 1 kt = 1 milla náutica / hora = 1.853 km/h
~ 2 km/h
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Causa primaria del viento
 Gradiente horizontal de presión como consecuencia de diferencias térmicas.
Estas últimas producen a su vez diferencias de densidad.
Las superficies frías tienden a
producir descensos de aire y
altas presiones en superficie.
Las superficies calientes tienden
a producir ascensos de aire y
bajas presiones en superficie.
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Fuerza de Coriolis
En la Tierra
Efecto de la fuerza de Coriolis:
FCOR  2m   v  2m v 
FCOR : a la derecha de v en el H.N.
La bolita, en su movimiento relativo a la
plataforma, se desvía a la derecha, al
contrario –es una fuerza de inercia- que los
puntos de la plataforma en su movimiento
absoluto con giro antihorario. Análogo a lo
que vemos en el Hemisferio N.
FCOR : a la izquierda de v en el H.S.
En sentido contrario en en el H. Sur.
 : velocidad angular de Tierra.
v : velocidad del aire.
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Fuerza de Coriolis en la Tierra
Si en N una batería antiaérea disparara sobre A cuando el proyectil llegue a A,
el avión estará en A' . Análogamente para B y C. Es decir, si el camino de la
bala se mira hacia el blanco que se está moviendo, vemos que inicialmente va
derecha hacia él, pero luego va desviándose más y más a la derecha.
Si pensamos que en vez del proyectil
lo
que
tenemos
es
viento,
deduciremos que si el viento es de
Norte a Sur, se desvía hacia la
derecha, o sea hacia el Oeste.
Si ahora se pone una ametralladora en
el avión C y se dispara sobre el B,
como el C tiene mayor velocidad que
el B, la bala caerá delante del B, es
decir, se desvía a la derecha. Un viento
de Sur a Norte se desvía a la derecha,
es decir, al Este.
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Fuerza de Coriolis en la Tierra
En resumen, la fuerza de
Coriolis actúa sobre el aire
en movimiento, desviando
el viento hacia la derecha
en el Hemisferio Norte y
hacia la izquierda en el
Hemisferio Sur.
Su efecto es significativo
cuando las distancias son
grandes,
afectando
solamente a la dirección
del viento, no a su
intensidad.
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Viento geostrófico
FCOR  2m   v  2m v 
v   v  sen uv ,  : latitud ,  ver   sen u z .
fCOR  FCOR / unidad de volumen.
Mov. Rectilíneo y Uniforme, y no fricción:
fCOR  P  0

P / n  2  vgeos  sen
n :distancia (normal a isobaras)
vgeos 
P
2   sen n
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Viento geostrófico
ver : sale hacia
fuera del papel
 P
v
fCOR
Vectores fundamentales en el plano horizontal
1.- No hay aceleración, es decir, v = vgeos = constante.
2.- Las isolíneas son líneas rectas, y en consecuencia no hay aceleración
centrípeta.
3.- El movimiento está libre de fricción.
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Viento del gradiente
 Trayectorias circulares: es una aproximación algo más general que el
viento geostrófico, incluyendo la aceleración (centrípeta: v2/R) por la
curvatura de las isolíneas.
v2
fCOR  P   N
R
1. Anticiclones: v = vgrad > vgeos
2. Borrascas: v = vgrad < vgeos
 En el Ecuador y sus proximidades:
0
v2
v2
fCOR  P   R N  P  P / n   R
R : radio de curvatura.
Este viento se conoce como ciclostrófico, y domina en las depresiones tropicales.
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Inclusión de la Fuerza de rozamiento
fCOR  P  f ROZ
v2
 N
R
 Trayectorias casi espirales: aparecen al incluir el rozamiento con el suelo.
1. Borrascas: convergentes.
2. Anticlones: divergentes.
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Variación del viento con la altura: Espiral de Ekman
A medida que ascendemos, en los primeros 1000 m aproximadamente:
(1) Aumenta la velocidad del viento.
(2) Giro progresivo de la velocidad en el sentido horario (H.N.), hasta unos 45º.
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Vientos locales:
Brisas
Brisa de mar
Se origina por calentamiento de
tierra que provoca ascenso de aire.
Sopla durante el día y penetra en
tierra hasta unos 30 ó 40 km, con
vientos de 10-40 km/h.
Brisa de tierra
Se origina por el enfriamiento de
tierra que provoca descenso de
aire. Sopla durante noche y
penetra en tierra hasta unos 20
km, con vientos de unos 5-20
km/h.
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Vientos locales:
Brisas
Brisa de valle
Se origina por el calentamiento de
las laderas que provoca un ascenso
de aire. Sopla durante el día con
vientos de 10-40 km/h.
Brisa de montaña
Brisa de montaña
Se origina por el enfriamiento de
las laderas que provoca ascenso de
aire. Sopla durante la noche con
una gran variedad de intensidad de
vientos.
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Vientos
locales:
Efecto Föhn
 humedo  0.5o C /100m
(aire saturado subiendo)
 seco  1 o C /100m
(aire seco bajando)
1. El viento Föhn es un viento seco y cálido que fluye a sotavento de las montañas.
2. En la base de la montaña, la temperatura es mayor a sotavento que a barlovento.
3. Esta diferencia de temperatura se debe al calentamiento por compresión adiabática a sotavento,
y a la pérdida de humedad por elevación en el lado de barlovento: el incremento de T es menor
en la subida debido a la humedad. Gran parte de la humedadse queda arriba y no baja, habiendo
mayor incremento de T en la bajada:
Tbajada  Tsubida
4. En España: es el origen de la sequedad de Almería (desierto Tabernas) y Murcia, así como de la
desigualdad meteorológica a ambos lados de la Cordillera Cantábrica (vientos Norte o sur) y de las
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islas Canarias (vientos del N, NE: alisios).
Viento
local:
canalización
Montaña
Montaña
Intensificación de vientos:
Cuando un flujo de aire penetra en un desfiladero, al estrecharse la sección por
la que pasa, aumenta su velocidad. Ejemplos típicos en España son el Levante
en el Estrecho y la Tramontana (del N) entre Menorca y Mallorca.
Canalización:
En España, con vientos de componente Norte, soplan en el valle del Ebro
vientos del NW, debido a la canalización por el valle. Es un viento Cierzo.
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Energía del Viento
Masa m 
ECIN  mv 2
2
Por unidad de volumen  eCIN   v 2
2
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Potencia disponible :
´ atraviesa rotor
Energia
P(viento) 

t
2
1 2  v  vol

t
vol  A  x es volumen de aire
´ del rotor
A es la seccion
x es la longitud del elemento de aire
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P(viento)  A v 3
2
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1
P(rotor)  CP A v 3
2
CP : Coeficiente de Potencia
CPmax, IDEAL  CPBetz  16 27
0.59
Ocurre cuando (maximizando la funcio'n) :
´
v3 v1  1 3
Maquinas Reales :
Rendimiento
´
30, 40 %
El rendimiento real es menor que el rendimiento ideal de
Betz, debido a que en éste (Betz) no se tiene en cuenta la
pérdida de energía por turbulencia, muy difícil de calcular.
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CURVA DE POTENCIA. Ejemplo
v > 25 m/s, parada.
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