mi?rcoles, 29 de agosto de 2012

El conocer el estado del tiempo es importante para la realización de todas las actividades de  los seres humanos en nuestro  planeta, entre ellas  la  actividad Marítima, ya sea con fines comerciales o militares, en anteriores artículos hemos mencionado  las variables meteorológicas. A continuación abordare  la humedad relativa y el punto de rocío. Estas variables condicionan la formación de nubes  y la ocurrencia  de precipitación en forma de  lluvias, llovizna, nieve, aguanieve, granizo  así como la condensación  con la consecuente aparición de  neblina y rocío. Todos estos fenómenos atmosféricos  afectan la navegación, el confort de la tripulación  y  los pasajeros, la ventilación de la carga, el mantenimiento de las estructuras del buque, el armamento y las municiones en  los buques de Guerra, etc.

Medir la humedad atmosférica es de gran importancia porque el vapor de agua:

1.-- Afecta al balance de radiación (efecto invernadero) Se denomina efecto invernadero al fenómeno por el cual determinados gases, que son componentes de la atmósfera planetaria, retienen parte de la energía que la superficie planetaria emite por haber sido calentada por la radiación estelar.

2.-- Comporta un almacenamiento y una transferencia de calor latente. El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización)

3.-- Es el origen de los fenómenos de condensación.Condensación, cambio de estado de la materia que se encuentra en forma gaseosa a forma líquida. Es el proceso inverso a la vaporizacón. y sublimación La sublimación (del latín sublimāre) o volatilización, es el proceso que consiste en el cambio de estado de la materia sólida al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido (nubes e hidrometeoros).

4.-- Es uno de los elementos que condicionan el confort climático.

 

En la actualidad con el desarrollo de la  ciencia y la técnica  son instalados  en los buques equipos y estaciones meteorológicas sofisticadas  capaces de obtener al instante estas variables, no obstante   todo marino debe contar a bordo con los instrumentos necesario (históricamente tradicionales)   para medir en lo personal  estas variables y hacer una previsión local del estado del tiempo.

El aire de la atmósfera se considera normalmente como una mezcla de dos componentes: aire seco y agua. El agua es la única sustancia de la atmósfera que puede condensar (pasar de vapor a líquido) o evaporarse (pasar de líquido a vapor) en las condiciones ambientales que conocemos en la Tierra. Este hecho justifica la división del aire atmosférico en aire seco y agua (Fig.1).

 La capacidad de la atmósfera para recibir vapor de agua se relaciona con los conceptos de humedad absoluta y humedad relativa:

 

  • humedad absoluta

Es la cantidad de agua presente en el aire por unidad de masa de aire seco.

Humedad relativa

Es el cociente en la humedad absoluta y la cantidad máxima de agua que admite el aire por unidad de volumen. Se mide en tantos por ciento y está normalizada de forma que la humedad relativa máxima posible es el 100%.

El vapor de agua contenido en la atmósfera procede de:
- La evaporación directa de los océanos, mares, ríos o lagos.
- La evaporación del agua existente en el suelo en forma de rocío o escarcha.
- La transpiración que las plantas realizan a través de las estomas(Abertura microscópica en la epidermis de las partes verdes de los vegetales superiores que permite el intercambio de gases y líquidos con el exterior)  de las hojas.

 

¿Qué es la Humedad Relativa?

Para una masa dada de aire, que contiene una cantidad dada de vapor de agua (humedad absoluta), se dice que la humedad relativa es la proporción de vapor contenida en relación a la necesaria para llegar al punto de saturación, expresada en porcentaje. Cuando el aire se satura (humedad relativa igual al 100%) se llega al punto de rocío

El estado de saturación se alcanza normalmente por enfriamiento del aire, ya que el aire frío se satura con menor cantidad de vapor de agua que el aire caliente. Así, por ejemplo, 1 de aire a 25 ºC de temperatura, cuyo contenido en vapor de agua sea de 11 g, no está saturado; pero los 11 g lo saturan a 10 ºC, y entonces la condensación ya es posible.

Los núcleos de condensación (que permiten al vapor de agua recuperar su estado líquido), son minúsculas partículas en suspensión en el aire: partículas que proceden de los humos o de microscópicos cristales de sal que acompañan a la evaporización de las nieblas marinas. Así se forman las nubes. La pequeñez de las gotas y de los cristales les permite quedar en suspensión en el aire y ser desplazadas por los vientos. Se pueden contar 500 por cm³ y, sin embargo, 1  de nube apenas contiene tres gramos de agua.

Como ya expuse las nubes se resuelven en precipitaciones (lluvia, nieve, pedrisco y granizo)) cuando las gotitas se hacen más gruesas y más pesadas.

 El fenómeno es muy complejo: las diferencias de carga eléctrica permiten a las gotitas atraerse; los «núcleos», que a menudo son pequeños cristales de hielo, facilitan la condensación. Así es como las descarga eléctricas se acompañan de violentas precipitaciones

¿Cómo se mide la humedad relativa?

La forma más sencilla es medir lo que se conoce como temperatura de bulbo seco y temperatura de bulbo húmedo  Fig.2.

                                                                                                           Fig.2a

La temperatura de bulbo seco se corresponde con la temperatura ambiental tal y como se mide normalmente. Es decir en un lugar sombrío y al abrigo de corrientes de aire y con un termómetro de mercurio o alcohol. El bulbo del termómetro se mantiene directamente al aire.

Para medir la temperatura de bulbo húmedo se usa el mismo tipo de termómetro pero se realiza la siguiente operación. Se llena en un pequeño vaso con agua. Se introduce en el agua una sustancia porosa como una buena cantidad de algodón y un trozo de tela natural pero siempre de forma que parte esté sumergida en el agua y otra parte quede fuera del agua. El bulbo del termómetro se colocará rodeado de la tela o el algodón que sobresalga del agua.

El principio de funcionamiento es similar al de un mechero de alcohol como los que vienen en los juegos de Química elemental o los que se tiene en un laboratorio. En un mechero de alcohol la mecha se introduce en alcohol y parte queda al aire. Al acercar una llama la mecha arde porque se mantiene impregnada por el alcohol que sube por capilaridad desde la parte de la mecha introducida en el alcohol. Mientras haya mecha sumergida en el alcohol la mecha sobrante permanecerá impregnada de alcohol y arderá.

En el caso del termómetro de bulbo húmedo el algodón o la tela que lo sustituye hace las veces de mecha y el agua hace las veces de alcohol. Cuando rodeamos el bulbo del termómetro con el algodón o tela lo estamos rodeando de una sustancia que esta humedecida. El aire circulante en la atmósfera 'choca' con el algodón humedecido y evapora parte del agua (de la misma forma que la llama 'evapora' parte del alcohol en un mechero). Al evaporar el agua debe absorber el calor latente y lo hace robado calor al bulbo del termómetro. Entonces la temperatura del termómetro desciende.

La temperatura del termómetro desciende continuamente hasta que el aire de los alrededores se satura, es decir, no admite más agua. Entonces la temperatura permanece en un valor fijo que se denomina temperatura del bulbo húmedo

Tambien se utiliza para hacer esta medición a bordo de los buque el Picrómetro de aspiracion Fig.2a

El psicrómetro es un instrumento con el cual se determina directamente la temperatura del aire (midiendo sobre el termómetro del bulbo seco), e indirectamente la humedad ambiente, con el auxilio de una tabla psicrométrica, en función de la temperatura del bulbo seco y la del bulbo húmedo.

Este es un psicrómetro de aspiración forzada en base al principio de Assmann oportunamente perfeccionado, para obtener una mayor precisión en las mediciones

Conociendo la temperatura del bulbo seco (temperatura normal) y la temperatura del bulbo húmedo podemos conocer las condiciones ambientales de humedad utilizando la tabla Psicrométrica  que aparecen en las tablas útiles al navegante u otras publicaciones náuticas. Una vez que se han medido las temperaturas de bulbo seco y la del bulbo húmedo se introducen en las casillas correspondientes de la tabla, en una de ellas la temperatura     del aire y en la otra la Depresión Psicométrica (Tº- Tºbh) Fig. 3. En algunas tablas psicrométricas se ha preferido sustituir la temperatura del termómetro seco por la del húmedo.

 

 

 ¿Qué es el punto de Rocio?

El punto de rocío o temperatura de rocío es la temperatura a la que empieza a condensarse el vapor de agua contenido en el aire, produciendo rocío, neblina o, en caso de que la temperatura sea lo suficientemente baja, escarcha.

Para una masa dada de aire, que contiene una cantidad dada de vapor de agua (humedad absoluta), se dice que la humedad relativa es la proporción de vapor contenida en relación a la necesaria para llegar al punto de saturación, expresada en porcentaje. Cuando el aire se satura (humedad relativa igual al 100%) se llega al punto de rocío. La saturación se produce por un aumento de humedad relativa con la misma temperatura, o por un descenso de temperatura con la misma humedad relativa.

. Existen varios métodos para determinar la temperatura del punto de rocío.

1,- Gráficamente

La Grafica representada en la  Fig-4,  relaciona la temperatura, la humedad  relativa y el punto de rocío.

 2.-  Por fórmula

 

La fórmula utilizada para determinar el punto de rocío es la siguiente:

  • Pr = Punto de rocío.
  • T = Temperatura en grados Celsius
  • H = Humedad relativa.

Tambien se puede utilizar.

  • Pr = Punto de rocío.
  • T = Temperatura en grados Celsius
  • H = Humedad relativa.

Esta última fórmula, aunque es ampliamente usada, no siempre genera el resultado correcto.

La temperatura del punto de rocío también depende de la presión de la masa de aire, hecho que no se tiene en cuenta en las fórmulas anteriores.

3.- Por Tabla (Fig.5)

Fig. 5

Cálculo del punto de rocío

¿Cuál es la correspondencia entre la  temperatura, la humedad relativa y el punto de Rocío? 

Existe una correspondencia entre la temperatura del aire, la humedad relativa y el punto de rocío Fig.6.

 Por ejemplo, si en un tanque la humedad relativa es del 50% y la temperatura es de 16°C, el punto de rocío será de 5°C. En cambio, con la misma humedad relativa y una temperatura de 20°C, el punto de rocío subirá a los de 8,5°C aproximadamente.

Fig.6


  El punto de rocío depende de la concentración de vapor de agua presente, y por lo tanto de la h humedad relativa y de la temperatura del aire. Gracias a gráficos específicos, es posible determinar el valor de punto de rocío tomando como base los valores de HR y de temperatura medidos.

Para determinar la temperatura del punto de rocío comience dibujando una línea horizontal al nivel de la temperatura medida hasta que haga intersección con la línea de la humedad relativa medida. Desde el punto de intersección dibuje una línea vertical hacia el eje del punto de rocío en ºC, hallando  el valor buscado Fig.7 .

Fig-7

Como alternativa a este método  hay higrómetros    que mide automáticamente el punto de rocío y lo visualiza en la pantalla

Como puede imaginarse todas estas relaciones, entre Temperatura, Humedad Relativa, Humedad Absoluta, Punto de Roció etc. etc. es muy complicado y son plasmadas en el famoso Diagrama de Mollier (Fig. 8). Fig.8

El punto de rocío nos permite también   saber a qué altura están las nubes, puesto que conociendo cuánto cae la temperatura a medida que subimos (supongamos que es , 6.5º por cada 1 km de altura), llegará un momento en que alcanzaremos el punto de rocío y por tanto el agua en el aire se condensará. Es por ello que normalmente las nubes son planas por su lado inferior y se suele referir a dicha altura como techo de nubes, ya que parece un techo blanco formado por las nubes. Con el ejemplo anterior de una temperatura en la superficie de 30º y un punto de rocío de 4º, el techo de nubes estará a (30-4)/6.5 = 4 km de altura.

 A continuación algunos de los instrumentos utilizados para medir  las variables meteorológicas.

El termohigrógrafo es utilizado para medir sobre una banda de papel la temperatura de bulbo seco y la humedad relativa.

 





Publicado por 53769692Q @ 20:32
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