Velocidad del viento

En meteorología , la velocidad del viento , o velocidad del flujo de aire , es una magnitud atmosférica fundamental causada por el movimiento del aire desde zonas de alta presión a zonas de baja presión , generalmente debido a cambios de temperatura. Actualmente, la velocidad del viento se mide comúnmente con un anemómetro .

La velocidad del viento afecta la predicción meteorológica , las operaciones aéreas y marítimas , los proyectos de construcción , las tasas de crecimiento y metabolismo de muchas especies de plantas y tiene innumerables otras implicaciones. ^{[ 1 ]} La dirección del viento suele ser casi paralela a las isobaras (y no perpendicular, como cabría esperar), debido a la rotación de la Tierra .

El metro por segundo (m/s) es la unidad del SI para la velocidad y la unidad recomendada por la Organización Meteorológica Mundial para informar la velocidad del viento, y se utiliza, entre otros, en los pronósticos meteorológicos en los países nórdicos . ^{[ 2 ]} Desde 2010, la Organización de Aviación Civil Internacional (OACI) también recomienda metros por segundo para informar la velocidad del viento al aproximarse a las pistas , reemplazando su recomendación anterior de usar kilómetros por hora (km/h). ^{[ 3 ]}

Por razones históricas, a veces también se utilizan otras unidades como millas por hora (mph), nudos (kn) ^{[ 4 ]} y pies por segundo (ft/s) para medir la velocidad del viento. Históricamente, la velocidad del viento también se ha clasificado utilizando la escala de Beaufort , que se basa en observaciones visuales de efectos del viento definidos específicamente en el mar o en tierra.

La velocidad del viento se ve afectada por diversos factores y situaciones que operan a distintas escalas (desde la microescala hasta la macroescala). Entre ellos se incluyen el gradiente de presión , las ondas de Rossby , las corrientes en chorro y las condiciones meteorológicas locales. También existen relaciones entre la velocidad y la dirección del viento , especialmente con el gradiente de presión y las condiciones del terreno.

El gradiente de presión describe la diferencia de presión atmosférica entre dos puntos de la atmósfera o de la superficie terrestre. Es fundamental para la velocidad del viento, ya que cuanto mayor sea la diferencia de presión, más rápido soplará el viento (de alta a baja presión) para compensar la variación. El gradiente de presión, junto con el efecto Coriolis y la fricción , también influye en la dirección del viento .

Las ondas de Rossby son vientos fuertes en la troposfera superior . Estos operan a escala global y se mueven de oeste a este (de ahí que se les conozca como vientos del oeste ). La velocidad del viento en las ondas de Rossby es diferente a la que se experimenta en la troposfera inferior .

Las condiciones meteorológicas locales desempeñan un papel fundamental a la hora de influir en la velocidad del viento, ya que la formación de huracanes , monzones y ciclones como fenómenos meteorológicos extremos puede afectar drásticamente a la velocidad del flujo del viento.

Un anemómetro es una de las herramientas que se utilizan para medir la velocidad del viento. ^{[ 15 ]} Un dispositivo que consta de un pilar vertical y tres o cuatro copas cóncavas, el anemómetro registra el movimiento horizontal de las partículas de aire (velocidad del viento).

A diferencia de los anemómetros tradicionales de copa y veleta, los sensores de viento ultrasónicos no tienen partes móviles y, por lo tanto, se utilizan para medir la velocidad del viento en aplicaciones que requieren un funcionamiento sin mantenimiento, como en la parte superior de las turbinas eólicas. Como su nombre indica, los sensores de viento ultrasónicos miden la velocidad del viento mediante sonido de alta frecuencia. Un anemómetro ultrasónico tiene dos o tres pares de transmisores y receptores de sonido. Cada transmisor emite constantemente sonido de alta frecuencia hacia su receptor. Los circuitos electrónicos internos miden el tiempo que tarda el sonido en viajar desde cada transmisor hasta el receptor correspondiente. Dependiendo de la dirección del viento, algunos haces de sonido se verán más afectados que otros, ralentizándolos o acelerándolos ligeramente. Los circuitos miden la diferencia de velocidad entre los haces y la utilizan para calcular la velocidad del viento. ^{[ 16 ]}

Los sensores de viento por resonancia acústica son una variante del sensor ultrasónico. En lugar de utilizar la medición del tiempo de vuelo, estos sensores emplean ondas acústicas resonantes dentro de una pequeña cavidad diseñada específicamente para ello. Dentro de la cavidad se encuentra una matriz de transductores ultrasónicos , que se utilizan para crear patrones de ondas estacionarias independientes a frecuencias ultrasónicas. A medida que el viento pasa a través de la cavidad, se produce un cambio en las propiedades de la onda (desfase). Al medir la magnitud del desfase en las señales recibidas por cada transductor y, posteriormente, procesar matemáticamente los datos, el sensor puede proporcionar una medición horizontal precisa de la velocidad y dirección del viento. ^{[ 17 ]}

Otra herramienta utilizada para medir la velocidad del viento es un GPS combinado con un tubo Pitot . El tubo Pitot , un instrumento para medir la velocidad del flujo de fluidos, se utiliza principalmente para determinar la velocidad del aire en una aeronave.

La velocidad del viento es un factor común en el diseño de estructuras y edificios en todo el mundo. A menudo, es el factor determinante de la resistencia lateral requerida en el diseño de una estructura.

En Estados Unidos, la velocidad del viento utilizada en el diseño se suele denominar "ráfaga de 3 segundos", que es la ráfaga sostenida más alta durante un período de 3 segundos con una probabilidad de ser superada por año de 1 en 50 (ASCE 7-05, actualizado a ASCE 7-16). ^{[ 18 ]} Esta velocidad del viento de diseño es aceptada por la mayoría de los códigos de construcción en Estados Unidos y a menudo rige el diseño lateral de edificios y estructuras.

En Canadá, en el diseño se utilizan presiones de viento de referencia basadas en una velocidad media horaria del viento con una probabilidad de ser superada de 1 entre 50 al año. La presión de viento de referencia q se calcula mediante la ecuación q = ρ v² /2 ^, donde ρ es la densidad del aire y v es la velocidad del viento. ^{[ 19 ]}

Históricamente, las velocidades del viento se han reportado con diversos tiempos de promediado (como la milla más rápida, ráfaga de 3 segundos, 1 minuto y media horaria) que los diseñadores pueden tener que considerar. Para convertir las velocidades del viento de un tiempo de promediado a otro, se desarrolló la curva de Durst, que define la relación entre la velocidad máxima probable del viento promediada durante un cierto número de segundos y la velocidad media del viento durante una hora. ^{[ 20 ]}

• Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles (promulgadora de la norma ASCE 7-05; la versión actual es la ASCE 7-16)
• escala de Beaufort
• Escala Fujita y escala Fujita mejorada
• Código Internacional de la Construcción (promulgador del NBC 2005)
• Recomendaciones de la OACI – Sistema Internacional de Unidades
• Nudo (unidad)
• Viento predominante
• Escala de huracanes Saffir-Simpson
• escala TORRO
• Dirección del viento

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