EL VIENTO
Introducción
El viento es el resultado del movimiento del aire atmosférico el que es causado principalmente por la radiación solar, la cual es absorbida y reflejada por las diferentes capas de la atmósfera y por los diferentes tipos de superficies existentes sobre la tierra.
De este modo, la atmósfera se calienta en forma desigual, originando circulación por convección.
A nivel planetario, este hecho se manifiesta con un mayor calentamiento del aire en las zonas tropicales que lo hace ascender, siendo su lugar ocupado por aire más frío proveniente de los polos. Esta acción se combina con la rotación de la tierra y la fuerza de la gravedad contribuyendo a la formación de los vientos.
A su vez, la superficie de la tierra ejerce una fuerza de fricción sobre el aire en movimiento que retarda el flujo generando turbulencias. Esta región se conoce con el nombre de capa límite atmosférica, variando su altura entre cientos de metros y varios kilómetros según las condiciones meteorológicas.
En esta porción inferior de la atmósfera es donde funcionan las turbinas eólicas que normalmente no sobrepasan los 100 o 200 m de altura. En esta región, la fricción origina una variación significativa de la velocidad con la altura que depende fuertemente de la rugosidad del terreno circundante por lo que resulta muy importante la elección adecuada del sitio donde se instalará la turbina.
Además para la explotación energética de una zona, se debe tener en cuenta el valor medio de la velocidad, su distribución anual, conjuntamente con la duración de los períodos de calma, la dirección predominante del viento, la intensidad de las ráfagas y sus variaciones diario y estacional.
FUENTES DE LA ENERGÍA EÓLICA
Todas las fuentes de energía renovables (excepto la mareomotriz y la geotérmica), e incluso la energía de los combustibles fósiles, provienen del sol. El sol irradia 174.423.000.000.000 KW/h de energía por hora hacia la Tierra. En otras palabras, la Tierra recibe 1,74 x 1017 W de potencia en ese lapso.
Alrededor de un 1 a un 2% de la energía proveniente del sol es convertida en energía eólica. Por lo que se tendría disponible una energía alrededor de 50 a 100 veces superior a la convertida en biomasa por todas las plantas de la tierra.
Las diferencias de temperatura genera la circulación de aire. Alrededor del Ecuador, a 0° de latitud, son calentadas por el sol más que en las zonas del resto del globo.
El aire caliente es más ligero que el aire frío, por lo que subirá hasta alcanzar una altura aproximada de 10 Km y se extenderá hacia el norte y hacia el sur. Si el globo no rotase, el aire simplemente llegaría al Polo Norte y al Polo Sur, para posteriormente descender y volver al Ecuador.
1) La potencia emitida por el Sol sobre la superficie de la esfera que tiene al Sol como su centro y el radio promedio de la trayectoria terrestre es de 1.37 KW/m². La potencia incide sobre un disco circular con un área de 1.27 x 1014 m². La potencia emitida a la Tierra es, por tanto, de 1.74 x 1017 W.
2) En promedio, la producción primaria neta de las plantas está alrededor de 4.95 x 106 (cal/m2) por año. Esto hace que la producción primaria neta global, es decir, la cantidad de energía disponible en todos los posteriores eslabones de la cadena alimenticia/energética deba ser inferior a ese valor.
Considerando que el área de la superficie de la Tierra es de 5,09 x 1014 m², la cantidad de potencia neta almacenada por las plantas resultará 1,91 x 1014 W, lo cual equivale al 0,011% de la potencia irradiada por el Sol a la Tierra.
La fuerza de Coriolis
El matemático francés Gustave Gaspard Coriolis (1792-1842) estudió los efectos que la rotación del globo producía en los objetos en puntos diametralmente opuestos como el Hemisferio Norte y el Hemisferio Sur. Mientras que en el hemisferio Norte los movimientos eran desviados hacia la derecha, en el hemisferio Sur los movimientos eran desviados hacia la izquierda. Esta aparente fuerza de curvatura es la que luego sería conocida como Fuerza de Coriolis en honor al eminente matemático que estudió este fenómeno.
La fuerza de Coriolis es un fenómeno visible. Las vías del ferrocarril se desgastan más rápidamente de un lado que del otro. Las cuencas de los ríos están excavadas más profundamente en una cara que en la otra (de cual se trate depende en qué hemisferio se encuentre un observador: en el hemisferio norte las partículas sueltas son desviadas hacia la derecha).
En el hemisferio norte el viento tiende a girar en el sentido contrario al de las agujas del reloj (visto desde arriba) cuando se acerca a un área de bajas presiones. El hemisferio sur el viento gira en el sentido de las agujas del reloj alrededor de áreas de bajas presiones.
VIENTOS GLOBALES
El fenómeno conocido como viento está constituido por las corrientes de aire generadas a consecuencia del desigual calentamiento de la superficie de la tierra. La no uniformidad del flujo de radiación solar incidente hace que unas zonas se calienten más que otras, provocando movimientos convectivos de la masa atmosférica. El aire caliente asciende, arrastrando aire más frío proveniente de una región vecina. Al subir
se enfría, por lo que aumenta su densidad, descendiendo para volver a repetir el ciclo.
Efecto de la fuerza de Coriolis sobre los vientos globales
El viento sube desde el ecuador y se desplaza hacia el norte y hacia el sur en las capas más altas de la atmósfera. Alrededor de los 30° de latitud en ambos hemisferios la fuerza de Coriolis evita que el viento se desplace más allá. En esa latitud se encuentra un área de altas presiones, por lo que el aire empieza a descender de nuevo.
Cuando el viento sube desde el ecuador se produce un área de bajas presiones cerca del nivel del suelo atrayendo los vientos del norte y del sur. En los polos, se registran altas presiones debido al aire frío.
Realmente la atmósfera tiene un espesor de sólo 10 Km, lo que representa 1/1200 del diámetro del globo. Esta parte de la atmósfera, conocida con el nombre de troposfera, es donde ocurren todos los fenómenos meteorológicos (y también el efecto invernadero).
Las direcciones dominantes del viento son importantes para el emplazamiento de un aerogenerador, ya que obviamente se querrá situarlo en un lugar en el que haya el mínimo número de obstáculos posibles para las direcciones dominantes del viento. Sin embargo la geografía local puede influenciar en los resultados de la tabla anterior.
Vientos geostróficos
La atmósfera (Troposfera) es una capa muy fina alrededor del globo. El globo tiene un diámetro de 12.000 Km. La troposfera, que se extiende hasta los 11 Km de altitud, es donde tienen lugar todos los fenómenos meteorológicos y el efecto invernadero.
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