ESTACIÓN DE MEDIDAS RADIOMÉTRICAS Y METEOROLÓGICAS

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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 37.40° 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.

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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. Resolución de 6 ½ dígitos (22 bits)

iii. Velocidad de muestreo de hasta 250 canales/segundo

iv. 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).

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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.

4.1. 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).

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- Una célula Atersa para la medida de irradiancia global sobre superficie inclinada

(37º Sur).

- Un conjunto anemómetro-veleta Young modelo Wind Monitor-MA 05106 para

la medida de velocidad y dirección de viento.

- Una sonda barométrica Young modelo 61201 con puerto de presión Young

modelo 61002 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 1990.

- 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 300 -

1100 nm.

- Un espectro radiómetro MONOLIGHT Optical Spectrum Analyser mod. 6601

con un rango de medida espectral 300 2500 nm.

- Un sistema de termografía infrarroja (3-12 mm) Inframetrics modelo 760.

4.2. 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.

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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 2011.

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 2010. 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);

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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/m2)

- Irradiancia difusa sobre superficie inclinada 37º S (W/ )

- Irradiación difusa sobre superficie inclinada 37º S (KJ/ )

- Irradiancia directa normal (W/ )

- Irradiación directa normal (KJ/ )

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- 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 2010