4. ESTACIÓN DE MEDIDAS RADIOMÉTRICAS Y METEOROLÓGICAS

Transcripción

1 4. ESTACIÓN DE MEDIDAS RADIOMÉTRICAS Y METEOROLÓGICAS La estación de medidas radiométricas y meteorológicas está situada en la azotea del edificio de laboratorios L-1 de la Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla desde diciembre del año 1998, siendo sus coordenadas geográficas de latitud Norte y 6.01 de longitud Oeste. Anteriormente, desde el año 1984 hasta mayo de 1998, estuvo situada en el antiguo edificio de la Escuela Superior de Ingenieros, cuyas coordenadas geográficas son 37,37 N y 6,00 W. La estación de medidas está integrada por un sistema automático que mide, trata y registra digitalmente cada 5 segundos, de forma automática y continuada, los valores de una serie de variables radiométricas y meteorológicas, y por otros equipos que no están integrados en dicho sistema, ya sea porque no proporcionan una salida adecuada para su tratamiento electrónico (caso del heliógrafo de Campbell-Stokes) ya porque no están concebidos para la medida continua y rutinaria. 36

2 En su configuración actual, el sistema automático de adquisición de datos está integrado por los siguientes elementos: Sensores. Los sensores son los dispositivos que captan el valor absoluto o la variación de una determinada magnitud física (señal de entrada) y la convierten en una señal de salida apta para su tratamiento electrónico posterior. Los sensores están instalados en la plataforma superior de las instalaciones de la estación de medidas, situada a 16 m sobre el nivel del mar. Panel de conexión. El panel de conexión, situado en la misma plataforma que los sensores, proporciona una interfaz física entre éstos y la unidad de adquisición, facilitando y simplificando la instalación y el mantenimiento del cableado. Unidad de adquisición. La unidad de adquisición realiza las funciones de amplificación de las señales de los sensores, multiplexión, muestreo y retención y conversión analógico/digital de las señales de los sensores que requieren todos o algunos de estos procesos con anterioridad a su tratamiento digital en la unidad central. Actualmente esta unidad es un escáner HP 34970ª de Hewlett-Packard, cuyas características más destacables son: i. Capacidad para hasta 120 canales analógicos, con tres ranuras para inserción de módulos multiplexores. ii. iii. iv. Resolución de 6 ½ dígitos (22 bits) Velocidad de muestreo de hasta 250 canales/segundo Un módulo multiplexor HP34901A, con 20 canales de entrada (pueden mezclarse canales de 2 y 4 hilos) más de 2 canales protegidos (intensidad hasta 1A), velocidad de muestreo de 60 canales/segundo y hasta 120 conmutaciones/segundo (canales digitales). 37

3 Unidad central. La unidad central se compone de un ordenador personal, una tarjeta controladora para la conexión con la unidad de adquisición por medio de una interfaz HP-IB y un conjunto de programas de ordenador (software) para las funciones de control del sistema de adquisición, interfaz de operador y programación y mantenimiento del módulo de adquisición. El programa de la unidad central está desarrollado en lenguaje HP-VEE SENSORES Y EQUIPOS DE MEDIDAS Actualmente, el sistema automático de adquisición de datos consta de los siguientes sensores: - Un pirheliómetro KIPP&ZONEN CHP1 para la medida de irradiancia directa normal, montado sobre un seguidor solar. - Un pirheliómetro Eppley NIP para la medida de irradiancia directa normal, montado sobre un seguidor solar - Un piranómetro KIPP&ZONEN CM21 para la medida de irradiancia global horizontal. - Un piranómetro KIPP&ZONEN CM6b para la medida de irradiancia global horizontal. - Un piranómetro Campbell SR11 para la medida de irradiancia global horizontal. - Una célula Atersa para la medida de irradiancia global horizontal. - Un piranómetro Middleton SK01-D para la medida de irradiancia global sobre superficie inclinada (45º Sur). - Un piranómetro EPPLEY 8-48 B/N para la medida de la irradiancia difusa sobre superficie horizontal, con banda de sombra de 7.40 cm de anchura y 30.4 cm de radio. - Un piranómetro EPPLEY 8-48 B/N para la medida de la irradiancia difusa sobre superficie horizontal, con sistema de bolas y seguimiento. - Un piranómetro Campbell SR11 para la medida de irradiancia global sobre superficie inclinada (37º Sur). 38

4 - Una célula Atersa para la medida de irradiancia global sobre superficie inclinada (37º Sur). - Un conjunto anemómetro-veleta Young modelo Wind Monitor-MA para la medida de velocidad y dirección de viento. - Una sonda barométrica Young modelo con puerto de presión Young modelo para la medida de presión atmosférica. - Una sonda Young modelo 41372VC/VF, compuesta por RTD de Platino de 1000 W y sensor capacitivo de humedad instalados en un protector de radiación solar, para la medida de temperatura ambiente y humedad relativa. Los pirheliómetros y el piranómetro para la medida de irradiancia difusa horizontal con sombreamiento de bolas, están instalados sobre el seguidor 2AP de KIPP&ZONEN. Además de estos sensores conectados al sistema automático de adquisición de datos, la estación cuenta con otros equipos de medida, que se relacionan a continuación: - Un heliógrafo de Campbell-Stokes, marca Lambretch, en operación desde Un pirheliómetro de cavidad Eppley HF. Este equipo se usa para realizar comprobaciones periódicas de los pirheliómetros Eppley NIP. - Un espectro radiómetro portátil LICOR LI-1800, con rango de medida nm. - Un espectro radiómetro MONOLIGHT Optical Spectrum Analyser mod con un rango de medida espectral nm. - Un sistema de termografía infrarroja (3-12 mm) Inframetrics modelo CONJUNTO DE DATOS DE TRABAJO El Grupo de Termodinámica y Energías Renovables (GTER) de la ETSI de Sevilla tiene una base de datos en la que se reflejan los registros de las medidas obtenidas con el sistema automático de adquisición de datos desde que se puso en marcha la estación, en enero del año 1984, hasta la actualidad. 39

5 La base de datos está compuesta por varios tipos de ficheros que han ido cambiando a lo largo de los años. Para este proyecto se han tenido en cuenta dos de ellos, los ficheros ARAD y METEO, que se procederán a describir a continuación y que corresponden a los años de estudio considerados 2010 y Ficheros ARAD: son ficheros de datos de radiación instantáneos medidos cada 5 segundos (1 fichero cada día). Estos ficheros no tienen encabezamiento, y su tamaño oscila entre 500 y 900 kb aproximadamente. Este tipo de fichero se tiene hasta el día juliano número 70 del año Cada registro contiene, por este orden, los siguientes datos: - Hora GMT (hh:mm:ss); - Irradiancia difusa sobre superficie horizontal (W/ ); - Irradiación difusa sobre superficie horizontal (kj/ ); - Irradiancia global sobre superficie horizontal (W/ ); - Irradiación global sobre superficie horizontal (kj/ ); - Irradiancia difusa sobre superficie inclinada 37º S (W/ ); - Irradiación difusa sobre superficie inclinada 37º S (kj/ ); - Irradiancia directa normal (W/ ); - Irradiación directa normal (kj/ ) - Hora solar aparente (hh:mm); 40

6 Figura 4.1 Fichero ARAD para el día 28 de enero de 2010 FICHEROS METEO: son ficheros de datos de radiación y datos meteorológicos instantáneos medidos cada 5 segundos (1 fichero cada día). A diferencia de los ficheros precedentes donde radiación y variables meteorológicas se dividían en ficheros distintos, para los ficheros METEO se agrupan quedando toda la información de la estación recogida en uno solo. Al igual que los ficheros RAD carecen de encabezamiento, y su tamaño es de 1750 kb aproximadamente. Este tipo de fichero se mantiene en la actualidad. Cada registro contiene los siguientes datos: - Hora GMT (hh:mm) - Irradiancia difusa sobre superficie horizontal (W/ ) - Irradiación difusa sobre superficie horizontal (KJ/ ) - Irradiancia global sobre superficie horizontal (W/ ) - Irradiación global sobre superficie horizontal (KJ/m 2 ) - Irradiancia difusa sobre superficie inclinada 37º S (W/ ) - Irradiación difusa sobre superficie inclinada 37º S (KJ/ ) - Irradiancia directa normal (W/ ) - Irradiación directa normal (KJ/ ) 41

7 - Temperatura ambiente ( C) - Velocidad del viento (m/s) - Dirección del viento ( ) - Presión atmosférica (mbar) - Humedad relativa (%) - Hora solar aparente (hh:mm) Figura 4.2 Fichero METEO para el día 18 de mayo de