DE TUXTLA GUTIÉRREZ

INSTITUTO TECNOLÓGICO

DE TUXTLA GUTIÉRREZ

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

DIGITALIZACIÓN DE MOLINETE

HIDRÁULICO DE COPAS Y

PLUVIÓMETRO

DICIEMBRE 2008

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ

Residencia Profesional: DIGITALIZACIÓN DE MOLINETE HIDRÁULICO DE COPAS Y PLUVIÓMETRO Lugar: CFE – División Hidrométrica Sureste Área: INGENIERÍA ELECTRÓNICA Residente: Juan Carlos Espinosa Mundo No. Control 03270299

Asesor interno: Dr. Rubén Herrera Galicia Asesor externo: Ing. José David Rodríguez Guzmán Revisores: Dr. Rubén Herrera Galicia Ing. Álvaro Hernández Sol.

Diciembre 2008

ÍNDICE 1 Introducción 1 2 Digitalización de molinete hidráulico de copas 3 y Pluviómetro 2.1 Antecedentes 3

2.2 Justificación 7 2.3 Objetivo 8 2.4 Planteamiento del problema 8 2.5 Delimitación del problema 9 2.6 Hipótesis de trabajo 10

3 Fundamento Teórico 12 3.1 Factores que influyen en el molinete hidráulico de copas 12 3.1.1 La velocidad media 12 3.1.2 Determinación de la velocidad 13 3.1.3 Unidad de medida 14 3.2 Aforo 14 3.2.1 Método del molinete 15 3.3 Descripción del molinete hidráulico de copas 16 3.4 Importancia del molinete hidráulico de copas 20 3.5 Factores que influyen en el pluviómetro 20 3.5.1 Precipitación 20 3.5.2 Unidad de medida 21 3.5.3 Explicación de la medida 21 3.6 Descripción del Pluviómetro 22 3.7 Importancia del Pluviómetro 24 3.8 La OMM 27 3.9 El Microcontrolador utilizado 28

4 Desarrollo 30

4.1 Etapa de funcionamiento 30 4.2 Tiempo de muestreo 31 4.3 Elementos utilizados 32

4.4 Diseño del hardware 33 4.5 Procesamiento de la señal adquirida 35

4.5.1 Molinete 35 4.5.2 Pluviómetro 38

5 Resultados 41

5.1 Molinete 41 5.2 Pluviómetro 44

6 Conclusiones y comentarios 48

6.1 Conclusiones 48 6.2 Comentarios 48

Bibliografía y referencias 49

Fundamentos de Apoyo 51

Anexo A 51 Anexo B 53 Anexo C 58 Anexo D 62

Digitalización de Molinete Hidráulico de Copas y Pluviómetro Residencia Profesional

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1. INTRODUCCIÓN

El molinete hidráulico de copas mediante su funcionamiento nos permite

obtener y calcular valores referentes a la velocidad de un caudal de corriente de agua, mediante el número de revoluciones (vueltas en determinado número de segundos) utilizando una tabla de velocidades y así realizar aforamientos en las estaciones o cuencas hidrológicas.

Para ello lo que se pretende con este proyecto es utilizar, agilizar,

facilitar, modernizar y digitalizar el sensor, utilizando un microcontrolador (PIC) que mediante programación se haga el muestreo necesario en cantidad de tiempo y a su vez verifiqué el cálculo de fórmulas para obtener el valor de la velocidad de una corriente de agua en las estaciones de aforamiento, debido a que en la actualidad se realizan los muestreos de manera analógica y existen incertidumbres en los muestreos de acuerdo a los métodos utilizados; al digitalizar el molinete hidráulico de copas se busca obtener resultados exactos y de grados de confiabilidad obteniendo un trabajo eficiente y de calidad.

Un pluviómetro es un aparato empleado en las estaciones meteorológicas que sirve para recoger y medir la cantidad de precipitación caída durante un cierto tiempo. La idea base de este dispositivo descansa en el hecho de que la precipitación pluvial (lluvia) se mide por la cantidad de milímetros que alcanzaría el agua en un suelo perfectamente horizontal, que no tuviera ningún tipo de filtración o pérdida.

Se han ideado infinidad de artilugios para este cometido, pero con el fin de hacer las medidas uniformes, la OMM (Organización Meteorológica Mundial ) recomienda una serie de normas destinadas a que las medidas, por una parte, tengan la adecuada precisión y por otra, sean capaces de evitar múltiples errores que harían inviables y absurdas las medidas.

Debido a que los pluviómetros manuales utilizados en las estaciones meteorológicas existe cierta cantidad de error al ser muestreados, por muchos factores entre ellos el muestreo con reglas de madera, lo que aquí se propone es digitalizar un pluviómetro de balancín para ser exactos en la recopilación de la información necesaria para la estación meteorológica.

El diseño básico de un pluviómetro balancín tiene un sistema de registro que incluye dos pequeños recipientes que alternan sus posiciones para recibir el agua que se recibe de la zona de captación.


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La capacidad de llenado de cada recipiente equivale a una cierta cantidad de precipitación. Cuando uno de los recipientes se llena, el sistema se vuelca por gravedad, vaciándose el recipiente lleno y quedando el otro en posición de llenado. Mediante un contacto eléctrico se registra la frecuencia de volcamientos, lo cual es proporcional a la intensidad de la precipitación, y mediante el acoplamiento de un microcontrolador se desea recibir, almacenar, procesar y mostrar la información que se genere en el mismo instante de tiempo referente a la cantidad de precipitación pluvial.


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2. DIGITALIZACIÓN DE MOLINETE HIDRÁULICO DE COPAS Y PLUVIÓMETRO

2.1 ANTECEDENTES

MOLINETE HIDRÁULICO DE COPAS: Desde hace varios siglos el ser humano ha tenido la necesidad de medir el comportamiento físico del agua en movimiento o en reposo. Es por ello que ha inventado muchos aparatos que registran la velocidad, la presión, la temperatura y el caudal. Una de las variables que más interesan es esta última, el caudal, puesto que a través de él se cuantifican consumos, se evalúa la disponibilidad del recurso hídrico y se planifica la respectiva gestión de la cuenca.

Aforos de caudales circulantes. El aforo de una corriente de agua es la medida del caudal circulante que pasa por una sección en un momento determinado y se calcula mediante la siguiente formula:

(2.1)

Donde:

= la velocidad de la corriente.

= la sección que es atravesada por la corriente.

Los distintos métodos para calcular el aforo son:

1. Aforo por medida de velocidades (molinetes). 2. Aforo por medida del nivel de agua. 3. Aforo en una sección de control. 4. Aforo por trazadores.

Aforo por medida de velocidad. Este método exige la medida de la velocidad mediante unos aparatos denominados molinetes, constituidos por una hélice o aspa que gira en función de la velocidad del agua. La velocidad lineal del agua queda entonces en función del número de vueltas dividido por el tiempo, cociente que se mide mediante un dispositivo contador electrónico. La ecuación que relaciona el número de vueltas con la velocidad es:

(2.2) Donde:

= constante del Molinete.

= constante del Molinete.

= el número de vueltas partido por el tiempo.


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La sección total de un cauce se divide en pequeñas secciones y de cada una de ellas se obtiene una , de forma que:

(2.3)

Aforo por medida del nivel de agua. En una determinada sección el caudal circulante es función de la altura de la lámina, es decir:

(2.4) Función denominada curva de capacidad. Si se conoce esta curva y se mide la altura del agua, se puede calcular inmediatamente el caudal. Esta medida de la altura se hace por medio de una mira graduada llamada limnímetro. Las medidas realizadas por este método son baratas, pero su principal problema es la existencia de errores por cambio en las condiciones de la sección, bien por variación de la sección, bien por variación de la rugosidad, o bien del propio régimen del río.

Aforos en una sección de control. En puntos donde el caudal no es muy alto se pueden realizar obras de fábrica que generan una sección donde el caudal sea calculable por medio de formulación. Por ejemplo, en un vertedero de pared delgada el caudal viene dado por:

(2.5)

Que con coeficiente de contracción " 0,60 queda:

(2.6)

Nótese que debe ser medido en la zona que no se considere la contracción de la lámina por velocidad.

Aforo por trazadores. Se basan en la inyección de una sustancia detectable, colorante o sustancia radiactiva que es medida aguas abajo del punto de inyección. Existen 2 métodos:

1.- Método de inyección contínua. En una determinada sección 1 de la corriente hidráulica, se inyecta un trazador con caudal y concentración , y

se mide en la sección 2 la concentración del trazador cuidando que esta

concentración alcance un valor estable.


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De esta forma queda que:

(2.7)

Las precauciones que es preciso adoptar son:

a) El trazador no debe de ser destruido ni retenido entre las dos secciones. b) La concentración debe ser uniforme y estable.

c) La distancia entre las dos secciones debe ser suficiente para que se uniformice el trazador y no muy larga para ahorrar trazadores. El principal problema con este método es la gran cantidad de trazador necesario para estabilizar la concentración .

2.- Método de inyección puntual. Consiste en inyectar en la sección 1 una masa M conocida de trazador y medir en 2 la concentración del trazador en función del tiempo, de modo que:

(2.8)

Este método tiene la ventaja de ahorrar trazador pero exige la medida continua de la concentración en la sección 2. Las características que los trazadores deben cumplir son:

1. Ser inalterables durante el período de medidas. 2. No ser ni tóxicos ni contaminantes para las personas y el medio

ambiente. 3. Ser solubles o miscibles en agua. 4. Fáciles de medir en cuanto a su concentración. 5. Ser baratos. 6. Dentro de los trazadores químicos más utilizados de encuentran el

Cloruro Sódico, el Dicromato Sódico y la Rodamina B. 7. Dentro de los trazadores radiactivos destacan el Sodio 24, el Fósforo 32,

el Cromo 51 y el Bromo 82.


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PLUVIÓMETRO: La gente ha medido las precipitaciones durante miles de años. Los primeros registros que se conocen se tomaron en Grecia alrededor del año 500 a.C. Aproximadamente un siglo más tarde, gobernantes indios enviaron cuencos (contenedor abierto de forma semiesférica y sin asas) a las aldeas de su reino como herramienta oficial para medir la cosecha potencial de los granjeros. Estas mediciones de precipitaciones luego se usaron para determinar los impuestos sobre la tierra de los granjeros.

El primer pluviómetro normalizado fue inventado en Corea en 1441 durante el reinado de del Rey Sejong el Grande, aunque otras fuentes atribuyen el invento a Jang Yeong Sil, un científico que trabajaba para el rey.

Esos pluviómetros consistían de un recipiente de tamaño regulado más una regla de tamaño regulado para tomar las medidas. Los pluviómetros era enviados a todos los lugares del reino de Sejong y las medidas eran usadas para planear la agricultura y así ajustar el nivel de impuestos en las diferentes partes del país. Como corea era propensa a sequías, las bajas precipitaciones significaban que los agricultores no podían permitirse pagar mucho, en caso contrario una precipitación alta traía consigo buenos cultivos y así los agricultores pagaban impuestos más altos. El primer pluviómetro automatizado fue inventado en Inglaterra en 1662 por Christopher Wren empleando un diseño de un balde inclinado, cuando el balde se llenaba, caía haciendo un hueco en el papel.

En la actualidad existen diferentes tipos de pluviómetros que sirven para medir la precipitación pluvial:

1.-Pluviómetro ordinario, aparato que mide la cantidad de agua caída en un punto entre dos instantes dados. Son los más sencillos y constan de un embudo colector, habitualmente de 8 pulgadas, que recoge la lluvia y la vierte en un tubo medidor de sección menor (1/10 del diámetro del colector), donde por lectura directa (dos veces al día) se conoce la cantidad de lluvia recogida.

2.-Pluviómetro registrador. Este aparato mide la altura de agua caída en función del tiempo. Un método para registrar el tiempo durante el que llueve es usar un registrador de tambor mecánico. Dentro del cilindro recolector de agua hay un flotador sujeto a un bolígrafo. Si el nivel de agua en el cilindro sube, el flotador se eleva y el bolígrafo traza el cambio de altura en un gráfico. El gráfico está sujeto a un tambor con un mecanismo de relojería que lo hace girar muy lentamente. Cuando el cilindro recolector de agua está lleno, automáticamente se vacía a través de un tubo sifón en un tarro colector que hay debajo. Cuando esto sucede, el bolígrafo desciende desde lo máximo hasta la línea cero del gráfico, y si sigue lloviendo, comienza a registrar una nueva línea ascendente. El gráfico debe reemplazarse en forma regular (semanal o mensualmente). En ese momento, también se mide el contenido del tarro colector. Los pluviómetros registradores pueden ser de tres tipos: de pesada, de cuba basculante o de flotador, según el procedimiento que empleen para registrar la medición una vez alcanzado cierto nivel.


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3.-Pluviómetro totalizador. Este aparato ya es más complejo y mide las alturas de agua caídas durante espacios de tiempo prolongados que pueden ser meses o incluso años. Se utilizan en zonas de difícil acceso o que presentan dificultades para visitarlas. Con la información obtenida del pluviógrafo puede obtenerse la curva o pluviograma, cuya ecuación corresponde a:

(2.9)

4.- pluviómetros medidores de intensidad. Es el aparato registrador de la precipitación. Proporciona información acerca del inicio, duración e intensidad de la lluvia. Existen distintos tipos de pluviógrafo, siendo el más corriente el de sifón. En el de sifón el agua recogida pasa a un depósito con una boya. El movimiento ascendente de la boya al llenarse es transmitido a una plumilla que va dejando el registro en una banda. La pendiente de la gráfica en su subida nos indicará la intensidad de la lluvia. El pluviógrafo es un equipo sumamente interesante pues aparte de decirnos el total de precipitación nos indica su intensidad.

5.- Nivómetro, es un aparato diseñado para medir la profundidad y

espesor de la capa de nieve, aguanieve o granizo y evalúa un cálculo de la cantidad de agua precipitada de esta manera en un lugar determinado, durante un intervalo de tiempo dado.

6.- pluviómetros digitales, utilizados para las estaciones meteorológicas automáticas, el pluviómetro automático de balancín consiste básicamente de un par de cavidades (baldes) montadas una en cada extremo de una viga que pivotea alrededor de un eje central de un modo similar en que lo hace un "sube y baja"; registra automáticamente la lluvia.

2.2 JUSTIFICACIÓN

Es necesario la modernización, automatización y utilización del molinete hidráulico de copas y pluviómetro debido a que en la actualidad en las estaciones de aforamiento y meteorológicas la recopilación de información de la velocidad de caudales de agua y los fenómenos meteorológicos se realiza de manera analógica lo que genera pequeños grados de error en muestreos y con la digitalización de los dispositivos (sensores) se pretende eliminar márgenes de error y obtener cálculos exactos y confiables así como facilitar y agilizar el cálculo del aforo sin tener que utilizar alguna tabla para calcular las velocidades del caudal de un río y en el caso del pluviómetro medir la precipitación de forma manual lo que mejoraría la información que es proporcionada al puesto central de registro.

http://es.wikipedia.org/wiki/Nieve

http://es.wikipedia.org/wiki/Aguanieve

http://es.wikipedia.org/wiki/Granizo


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2.3 OBJETIVO

Diseñar una interfaz para un Molinete hidráulico de copas y pluviómetro de balancín que despliegue información en forma digital.

2.4 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

MOLINETE: El principal problema que se tiene con el molinete hidráulico de copas son los errores de tipo auditivo, de tiempo así como de las equivocaciones en el cálculo de los datos por parte de la persona que hace el muestreo (aforador). Para mayor comprensión se realizó un diagrama de causa efecto mostrado en la figura 2.1.

Es importante corregir estos errores ya que con esta información se realizan tablas, gráficas y es necesario que la información sea exacta y confiable.

Figura. 2.1. Diagrama de causa – efecto para el molinete.

ERRORES EN LOS AFORAMIENTOS

DATOS

Tabla de datos

Datos inexactos

PERSONAL

Aforadores

Errores de apreciación auditiva

Errores en el tiempo de muestreo Equivoca-

ciones en el cálculo de los datos


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PLUVIÓMETRO: El problema en el muestreo de las precipitaciones realizado de forma manual es la obtención de información errónea debido a las incertidumbres en la apreciación en la escala de medición (ver figura 2.2).

Es necesario corregir estos errores para obtener de manera correcta las

mediciones de la distribución geográfica y estacional de las precipitaciones acuosas.

Figura. 2.2. Diagrama de causa – efecto para el molinete

2.5 DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA

El proyecto se realizara en el laboratorio de radiocomunciaciones de la división hidrométrica sureste, durante el periodo de Agosto-Diciembre del presente año, en el cual se llevaran a cabo las investigaciones necesarias sobre los sensores, las pruebas en protoboard, correcciones, acoplamientos de los dispositivos, diseño y construcción en placa de la interfaz digital para el molinete hidráulico de copas y pluviómetro, se manejará un microcontrolador en este caso es el PIC16F877A para obtener resultados satisfactorios y mostrarlos en un LCD alfanumérico. LIMITES EL SISTEMA RECEPTOR:

Molinete: Este sistema receptor de señal tendrá la capacidad de mostrar parámetros mínimos y máximos de velocidades y número de revoluciones del sensor los que se asientan en la tabla 2.1, con un margen de error de 0.1%, siendo este intervalo adecuado para realizar los aforamientos en las secciones transversales de un curso de agua.

ERRORES DE MUESTREO EN

PRECIPITACIONESAMIENTOS

DATOS

Registros de medición

Medición inexacta

PERSONAL

Empleados

Errores de apreciación de la escala

Errores en el cálculo de los

datos


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Tabla 2.1 Valores mínimos y máximos de medición en Molinete.

Tipo de

rango rango

medición

mínimo máximo

Velocidad media 0.01 10.198

Velocidad superficial 0.009 8.668

Número de revoluciones 1 900

Pluviómetro: Este sistema receptor de señal tiene la capacidad de

mostrar parámetros mínimos y máximos de precipitación pluvial expresada en la tabla 2.2, con un margen del 0% de error de medición, siendo este rango el suficiente para los muestreos efectuados en las estaciones meteorológicas.

Tabla 2.2 Valores mínimos y máximos de medición en Pluviómetro.

Tipo de rango rango

medición mínimo máximo

Precipitación 0.25 999.99

El sistema receptor de la señal para ambos sensores será acoplado a

una caja de plástico de 10X7.5 cms., que se conforma de dos botones y un LCD en la parte superior de la caja, además a un costado un plug (receptor de señal).

En el caso del molinete un botón será para el inicio del muestreo y otro

para el reinicio del proceso. En el caso del pluviómetro un botón es para iniciar un cronómetro y otro para el reinicio del muestreo. Mientras tanto la función del plug será su cavidad un jack que enviará la señal a nuestra caja receptora a través de un cable coaxial conectados al molinete y pluviómetro.

El Molinete Hidráulico de Copas será probado en el laboratorio de acuerdo al instructivo para aforo (ver anexos) para posteriormente utilizarlo en las estaciones de aforamiento así como el Pluviómetro será instalado fuera del laboratorio de acuerdo a las normas de la OMM (ver anexos).


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2.6 HIPÓTESIS DE TRABAJO

Existen en el mercado diferentes tipos de molinetes y pluviómetros analógicos y digitales, pero lo que aquí se propone es un sistema óptimo, exacto, menos costoso, que mediante la reutilización de un molinete y pluviómetro analógico se muestren en pantalla la información de manera digital.

En el molinete Hidráulico de Copas aquí se propone un sistema que obtendrá la información de manera electrónica a través de un sensor (red switch) de manera sencilla, práctica y fácil de utilizar. Se diseñara un dispositivo capaz de tomar lecturas de velocidades del caudal de una corriente y las revoluciones dadas por el sensor de manera exacta, para los muestreos necesarios en las estaciones de aforo y dar la comodidad al usuario para que pueda observar en un LCD la información obtenida sin tener que realizar algún cálculo matemático.

En el Pluviómetro se obtendrá la información también de manera electrónica a través de un sensor (interruptor de mercurio) de manera sencilla, práctica y fácil de utilizar. Se diseñará un dispositivo capaz de tomar lecturas de precipitación pluvial de manera exacta, para los muestreos necesarios en las estaciones meteorológicas y dar la comodidad al usuario para que pueda observar la información obtenida desde su centro de trabajo, donde será instalada la LCD, sin tener que hacer los muestreos de forma manual o mojarse en caso de lluvias intensas.


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3. FUNDAMENTO TEÓRICO

En esta sección se describe detalladamente información sobre los factores que influyen, descripción, funcionamiento, calibración, unidad de medida del molinete hidráulico de copas y Pluviómetro.

3.1 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL MOLINETE HIDRAÚLICO DE COPAS.

RÍO es una corriente natural de agua que fluye con continuidad. Tiene un caudal determinado, rara vez constante a lo largo del año, y desemboca en el mar, en un lago o en otro río, en cuyo caso se denomina afluente. La parte final de un río es su desembocadura.

CAUDAL. En dinámica de fluidos, caudal es la cantidad de fluido que

pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. En el caso de cuencas de ríos o arroyos, los caudales generalmente se expresan en metros cúbicos por segundo o miles de metros cúbicos por segundo. Son variables en tiempo y en el espacio y esta evolución se puede representar con los denominados hidrógramas.

SECCIÓN DE AFORO de un río, arroyo o canal es un local, ya sea natural

o preparado para tal efecto, en el cual se ha determinado la curva cota-caudal. De esa forma, cuando se requiere, midiendo el nivel, con una regla graduada implantada en el lugar, por interpolación en la curva, se podrá determinar el caudal líquido en la sección. Para seleccionar una sección de aforo deben tenerse en cuenta algunos factores importantes, pero el más importante es tener la certeza de que la forma de la sección no cambia en el tiempo, es decir que se trata de un tramo de río o arroyo que no sufre socavación y no está en proceso de sedimentación. Cuando estas características no se encuentran en el tramo en el cual interesa instalar la sección de aforo, deberá implementarse una obra, como por ejemplo un vertedero. Esta obra, según la dimensión del río o arroyo, puede llegar a ser una obra costosa, y en algunos casos puede resultar más conveniente determinar el caudal por otros métodos. 3.1.1 LA VELOCIDAD MEDIA.

No en todos los puntos de la sección de una corriente se observa la misma velocidad, sino que esta va aumentando de las orillas hacia el centro, y aun en una misma vertical va creciendo a partir de la superficie hacia abajo hasta un punto situado aproximadamente a las 0.2 de la profundidad, en que es máxima. Por esta circunstancia hay que practicar numerosas medidas

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Caudal

http://es.wikipedia.org/wiki/Mar

http://es.wikipedia.org/wiki/Lago

http://es.wikipedia.org/wiki/Afluente

http://es.wikipedia.org/wiki/Desembocadura

http://es.wikipedia.org/wiki/Din%C3%A1mica_de_fluidos

http://es.wikipedia.org/wiki/Cuenca_(accidente_geogr%C3%A1fico)

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo

http://es.wikipedia.org/wiki/Arroyo_(r%C3%ADo)

http://es.wikipedia.org/wiki/Metro

http://es.wikipedia.org/wiki/Segundo

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrograma

http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo

http://es.wikipedia.org/wiki/Arroyo

http://es.wikipedia.org/wiki/Canal_(ingenier%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Vertedero_hidr%C3%A1ulico


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distribuidas convenientemente en la sección para obtener un resultado a la verdad.

La velocidad que interesa para el cálculo del gasto en una sección es la velocidad media, habiéndose encontrado que en una misma vertical, esta velocidad se encuentra aproximadamente a las 0.6 de la profundidad, a contar desde la superficie; corresponde también al promedio de las velocidades que se miden a los 0.2 y 0.8 de la profundidad, a partir de la superficie y se encuentra entre 0.85 y 0.95 de la velocidad superficial. 3.1.2 DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD

Los métodos para obtener la velocidad media en cada fracción, empleando el molinete, se diferencian esencialmente por la profundidad a la cual se hacen las mediciones de la velocidad en la vertical. Los más empleados son:

Método de los 6/10: El método más sencillo consiste en colocar el molinete a los 6/10 de la profundidad, contados a partir de la superficie del agua hacia el fondo y en el centro de cada fracción. Este procedimiento se basa en que la profundidad citada, la velocidad del agua es muy semejante a la velocidad media en la vertical en que se esta haciendo la observación.

Método de el 2/10 y el 8/10: Cuando se desee obtener mayor aproximación, deberán practicarse, si la profundidad es suficiente, dos medidas: una a los 2/10 y otra a los 8/10, contados a partir de la superficie, y sobre la vertical que pasa por el centro de la fracción, y el promedio de ambas medidas será la velocidad buscada. En general empleando este método se obtiene mayor precisión que el de los 6/10.

Método de varios puntos: Cuando se desea más precisión, siempre que la profundidad de la corriente sea mayor de 3.00 m., y las condiciones del escurrimiento lo permitan, se puede practicar un numero mayor de observaciones sobre la vertical que pasa por el centro de la fracción, efectuando una, cerca de la superficie, otra cerca del fondo, y entre una y otra, un cierto numero de observaciones, de tal manera que los intervalos sean de 1/4 a 1/10 de la profundidad, sin que el mayor espaciamiento exceda a 1.00 m. Debe tenerse cuidado que en las observaciones superficiales, las aspas no sobresalgan del agua y en las del fondo, no lleguen a tocar el mismo.

Método de superficie: Cuando la velocidad del agua es mayor de 2.50 m/s., es preferible prescindir de las observaciones profundas, tanto por la dificultad de mantener el molinete en posición correcta, como por el peligro de que sufra desperfectos por golpes de los cuerpos que acarrea la corriente. En estos casos, bastara hacer observaciones superficiales, a unos 0.15 m. abajo del nivel del agua, evitando que el molinete sea golpeado por los cuerpos flotantes. La velocidad media es aproximadamente de 0.85 a 0.95 de la velocidad superficial, y al menos que se haga la determinación experimental de este factor, se considerara igual a 0.90.


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3.1.3 UNIDAD DE MEDIDA Las unidades que conviene emplear para las operaciones de aforo serán: De longitud: el metro (m) De área: el metro cuadrado (m2) De Volumen: el metro cubico (m3) De tiempo: el segundo (s) Para las velocidades se utiliza el (metro sobre segundo).

3.2 AFORO

El aforo es la operación de medición del caudal en una sección de un

curso de agua. En los ríos se mide en forma indirecta, teniendo en cuenta que:

(3.1)

CAUDAL = VELOCIDAD x AREA

El método consiste entonces en medir la sección del curso y la velocidad

en la misma. Ello se hace a través de verticales referidas a las márgenes en las que se mide profundidad y velocidad. Se determinan así áreas parciales y velocidades medias en las áreas parciales con las cuales se determinan caudales parciales (véase Fig.3.1.), cuya sumatoria arroja el caudal total siguiente:

(3.2)

Figura.3.1. Sección transversal de un curso de agua.


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Para realizar la medición de velocidad se requiere de un instrumento denominado molinete hidrométrico. Las mediciones de velocidad se hacen al mismo tiempo que las de profundidad. En ríos poco profundos el velocímetro debe ser suspendido por medio de una varilla de vadeo. En ríos más profundos, debe suspenderse de un cable o varilla desde un puente torno, vagoneta o bote. Sin embargo un aforo sólo se puede realizar periódicamente ya que insume bastante tiempo, entre media hora a una hora, según el río a medir y el método a utilizar.

La forma más usual de realizar observaciones frecuentes es a partir de lecturas en escalas hidrométricas instaladas en las estaciones de aforo. El caudal es función de la altura en la escala, aunque tal función no es lineal. Es posible entonces realizar lecturas diarias en las escalas hidrométricas e incluso continuas si se cuenta con instrumentos registradores gráficos o digitales denominados limnígrafos y convertir luego esas lecturas a caudales.

Para efectuar la conversión es necesario calibrar la sección, es decir determinar la ecuación del caudal en función de la altura. Para ello cada vez que se afora se debe tomar la altura, de manera de contar con muchos puntos (altura, caudal), que abarquen todo el rango de variabilidad y permitan definir la función: (3.3)

Además de la necesidad de contar con muchos aforos para definir la

función, se debe continuar con la realización de los mismos para detectar posibles cambios en la sección que provoquen alteraciones en la curva .

3.2.1 MÉTODO DEL MOLINETE

Existen muchos métodos de aforo de corrientes naturales de agua utilizados, pero el que utilizaremos en este caso es:

El molinete es un instrumento que tiene una hélice o rueda de cazoletas, que gira al introducirla en una corriente de agua. Existen dos tipos de molinete como se muestra en la Figura 3.2.

El de tipo de taza cónica gira sobre un eje vertical y el de tipo hélice gira

sobre un eje horizontal. En ambos casos la velocidad de rotación es proporcional a la velocidad de la corriente; se cuenta el número de revoluciones en un tiempo dado. Los molinetes pueden ir montados en soportes o suspendidos de cables. Antes de ser usados en el campo, deben ser calibrados por el fabricante para determinar la relación entre la velocidad de rotación de la hélice y la velocidad del agua. La sección elegida para la medida con el molinete debe estar situada en un tramo recto y de una sección lo más homogénea posible a lo largo de dicho tramo.


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Figura.3.2. Tipos de molinetes. a) Taza cónica. b) Hélice.

Un molinete mide la velocidad en un único punto, es por esto que, para calcular el caudal total se deben realizar varias mediciones. Según sea el grado de precisión que se quiera obtener en el aforo, se tomarán mayor o menor número de puntos de medida en la sección. Cuando se pretende obtener una alta precisión, se elegirán mayor número de verticales en la sección y se calculará la velocidad media en cada vertical.

Para cada sección entre dos verticales de medida, el área se calcula como el producto del promedio del alto por el ancho, y la velocidad media como el promedio de las velocidades medias en las verticales. El caudal de cada sección resulta directamente como el producto del área y la velocidad media, mientras que el caudal total se calcula como la suma de los caudales entre verticales.

3.3 DESCRIPCIÓN DEL MOLINETE HIDRÁULICO DE COPAS

Para la determinación de la velocidad del agua en las corrientes, el aparato mas comúnmente empleado es el molinete hidráulico, el cual tiene grandes ventajas en comparación con otros procedimientos, entre las que pueden citarse: Su relativo bajo costo, la posibilidad de utilizar un mismo aparato para medir varias corrientes, su tamaño que lo hace fácilmente transportable y el hecho de no interferir de ninguna manera el escurrimiento libre del agua.


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DISEÑO

El molinete hidráulico consiste esencialmente de dos partes que son: una rueda provista de un dispositivo, mediante el cual el aguan en movimiento la hace girar, y un mecanismo que permite contar o medir el numero de vueltas que da la citada rueda como se especifica en la figura 3.3.

A continuación se detalla una descripción breve de las piezas que componen al molinete hidráulico de copas, para realizar aforamientos en los caudales de agua.

ELEMENTOS QUE LO COMPONEN:

1. Rueda de copas 2. Tornillo de ajuste 3. Cámara de contactos (ver figura 3.4) 4. Tapa de la cámara de contactos. 5. Borne para el contacto simple(una revolución) 6. Borne para el contacto penta (cinco revoluciones) 7. Alambre conductor de corriente 8. Solera de soporte 9. Horquilla 10. Tornillo de suspensión en solera 11. Tornillo de conexión entre horquilla y cola 12. Timón vertical 13. Timón horizontal 14. Broche de cierre para armar el timón 15. Contrapeso corredizo 16. Escandallo (torpedo) 17. Timón vertical del escandallo 18. Timón horizontal del escandallo 19. Tornillo de suspensión del escandallo 20. Tuerca para fijar la rueda de copas 21. Pivote 22. Tuerca para ajuste de pivote 23. Tornillo opresor 24. Tornillo de ajuste 25. Eje 26. Soporte de la rueda de copas 27. Tuerca del soporte 28. Tope del contacto simple 29. Soporte del eje de la rueda de copas 30. Sinfín para el contacto penta 31. Engrane del contacto penta 32. Espiral del contacto penta 33. Topes del contacto penta 34. Espiral del contacto simple 35. Rosca de pasta aislante del contacto


18

Figura.3.3. Molinete hidráulico de copas

Figura.3.4. Cámara de contactos


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FUNCIONAMIENTO

Generalmente, la rueda que gira lleva unas aspas o copas sobre las cuales el agua, al chocar, ejerce una fuerza que le imprime un movimiento de rotación, tanto mas rápido cuanto mayor sea la velocidad de la corriente. Conociendo el número de vueltas que da la rueda y el tiempo empleado en darlas, se puede conocer la velocidad del agua con ayuda de una tabla calculada al efecto para cada rueda o molinete.

La determinación de la relación “velocidad-número de revoluciones” se hace en un laboratorio especial, en el cual se mide, experimentalmente, el tiempo en segundos que necesita la rueda para dar un número determinado de vueltas para diferentes velocidades, y con estos valores se forma la tabla citada, de la cual deberá estar provisto invariablemente cada molinete.

Para contar el número de vueltas que da la rueda, se utilizan diversos sistemas de acuerdo con el tipo de molinete, siendo el más practico el eléctrico, que transmite una señal perceptible a un micrófono, cada cierto número de vueltas de la rueda.

Además, a fin de que por si solo se oriente convenientemente el aparato

en la dirección del movimiento del agua, va provisto de un timón compuesto de dos hojas de lámina, una horizontal y otra vertical. La suspensión y los elementos de transmisión son distintos para cada tipo de molinete, siendo los más empleados el Price, el Ott, entre otros, a continuación se muestra en la figura 3.5 un ejemplo de aforo con molinete.

Figura. 3.5. Aforo con molinete


20

3.4 IMPORTANCIA DEL MOLINETE HIDRÁULICO DE COPAS

El caudal de un río es fundamental en el dimensionamiento de presas y obras de control de avenidas. Dependiendo del tipo de obra, se emplean los caudales medios diarios, con un determinado tiempo de recurrencia o tiempo de retorno, o los caudales máximos instantáneos.

La forma de obtención de uno y otro es diferente y, mientras para los primeros se puede tomar como base los valores registrados en una estación de medición, durante un número considerable de años, para los segundos, es decir para los máximos instantáneos, muy frecuentemente se deben calcular a través de modelos matemáticos. La medición práctica del caudal líquido en las diversas obras hidráulicas, tiene una importancia muy grande, ya que de estas mediciones depende muchas veces el buen funcionamiento del sistema hidráulico como un todo, y en muchos casos es fundamental para garantizar la seguridad de la estructura. Existen diversos procedimientos para la determinación del caudal instantáneo, en el artículo medición del caudal se presentan algunas.

Para determinar el Gasto que lleva una corriente es necesario medir la velocidad del agua y al multiplicarla por el área de la sección transversal de la corriente de ese sitio.

El conocimiento de la variación del caudal que fluye por una determinada sección de un cauce natural es de suma importancia en los estudios hidrológicos. De acuerdo con la calidad y la cantidad de los registros de caudales necesarios en un estudio hidrológico, las mediciones se pueden hacer de una manera continua o permanente o de una manera puntual o instantánea, las mediciones continuas de caudales requieren de la instalación de una estación medidora (limnimétrica) o de una estación registradora (limnigráfica). Las mediciones aisladas, puntuales o instantáneas, se realizan en determinados momentos en que se desee conocer la magnitud de una corriente en particular. La mayoría de los métodos de aforo se basan en la ecuación de continuidad:

(3.4)

3.5 FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PLUVIÓMETRO

3.5.1 PRECIPITACIÓN.

En meteorología, la precipitación es cualquier forma de hidrometeoro que cae del cielo y llega a la superficie terrestre. Esto incluye lluvia, llovizna, nieve, cinarra, granizo, pero no la virga, neblina ni rocío. La cantidad de precipitación sobre un punto de la superficie terrestre es llamada pluviosidad.

Según la definición oficial de la Organización Meteorológica Mundial la lluvia es la precipitación de partículas de agua líquida de diámetro mayor de 0.5

http://es.wikipedia.org/wiki/Presa_(hidr%C3%A1ulica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Control_de_avenidas

http://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo_de_retorno


http://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_matem%C3%A1tico

http://es.wikipedia.org/wiki/Obra_hidr%C3%A1ulica

http://es.wikipedia.org/wiki/Medici%C3%B3n_del_caudal

http://es.wikipedia.org/wiki/Meteorolog%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Meteoro_(meteorolog%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Lluvia

http://es.wikipedia.org/wiki/Llovizna

http://es.wikipedia.org/wiki/Nieve

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cinarra&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Granizo

http://es.wikipedia.org/wiki/Virga

http://es.wikipedia.org/wiki/Neblina

http://es.wikipedia.org/wiki/Roc%C3%ADo

http://es.wikipedia.org/wiki/OMM

http://es.wikipedia.org/wiki/Precipitaci%C3%B3n_(meteorolog%C3%ADa)


21

mm o de gotas menores pero muy dispersas. Si no alcanza la superficie terrestre no sería lluvia sino virga y si el diámetro es menor sería llovizna.

La lluvia es una precipitación de agua en forma de gotas. Cuando éstas alcanzan un diámetro superior a los 0,5 mm caen a la tierra por la gravedad a una velocidad superior a los 3 m/s. En estos momentos se produce la lluvia.

La precipitación es una parte importante del ciclo hidrológico y es

responsable por depositar agua fresca en el planeta. La precipitación es generada por las nubes, cuando alcanzan un punto de saturación; en este punto las gotas de agua creciente (o pedazos de hielo) se forman, que caen a la Tierra por gravedad. 3.5.2 UNIDAD DE MEDIDA:

La unidad de medida estándar de la precipitación pluvial es el milímetro (mm), es una medida de longitud que equivale a una milésima de parte del metro.

Otra forma de expresar la cantidad total de precipitación que llega a la superficie en un periodo determinado, se mide en volumen / superficie (litros / m2) como se detalla en la formula:

(3.5)

3.5.3 EXPLICACION DE LA MEDIDA

La medida expresada en mm equivale al espesor de la lámina de agua que se formaría, a causa de la precipitación sobre una superficie plana e impermeable, un milímetro de agua de lluvia equivale a 1 Litro de agua repartido por una superficie de un metro cuadrado tal como se muestra el la figura 3.6.

La precipitación ocurre sobre superficies de distinta área; para saber que

cantidad de agua se presenta, se acostumbra medirla en milímetros, es decir, tiene unidades de longitud y se le llama lámina de lluvia. Equivale a dividir el volumen de agua de lluvia entre el área en que cayó.

http://es.wikipedia.org/wiki/Virga

http://es.wikipedia.org/wiki/Llovizna

http://es.wikipedia.org/wiki/Mm

http://es.wikipedia.org/wiki/Segundo

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_hidrol%C3%B3gico

http://es.wikipedia.org/wiki/Nube

http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad


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Figura. 3.6 Lámina de lluvia acumulada en un cierto lapso.

3.6 DESCRIPCIÓN DEL PLUVIÓMETRO. DISEÑO

Esencialmente caracterizado por estar constituido a partir de un cuerpo tubular, preferentemente cilíndrico, abierto por sus extremos y destinado a ser instalado con su eje en disposición vertical, cuerpo en cuya embocadura superior se establece un embudo que la afecta integralmente, preferentemente asistido por una rejilla y un filtro, estableciéndose en correspondencia con su embocadura de salida un segundo embudo, considerablemente más pequeño, destinado a que el agua llegue por rebose a los mecanismos medidores, habiéndose previsto que tales mecanismos medidores se materialicen en un balancín provisto de dos cucharas, de configuración perfectamente simétrica con respecto a su plano vertical y medio, pasante por su eje de basculación, de manera que una de dichas cucharas se mantiene con su embocadura en disposición horizontal y en situación de enfrentamiento al segundo embudo mientras que la otra cuchara queda desfasada lateralmente y en posición de vertido.


23

FUNCIONAMIENTO Cada vez que el balancín se carga con 0.25 mm de agua se produce el

llenado de la cuchara con su embocadura en disposición horizontal, se produce por gravedad la automática basculación del balancín, invirtiendo éste su posición y pasando la segunda cuchara al quedar enfrentada al embudo mientras que la primera vierte su contenido al exterior, a través de la correspondiente conducción establecida al efecto habiéndose previsto además que la medición propiamente dicha se realice en base al número de basculaciones efectuadas por el balancín, las cuales son controladas mediante un interruptor de mercurio como se muestra en la figura 3.7.

El pluviómetro es conectado a una fuente de voltaje y proporciona un

pulso de 0.1 seg de duración, que es excitado por una biela asociada al eje del balancín y que convierte las basculaciones de este último en correspondientes impulsos eléctricos suministrables a medios de lectura anexos al propio pluviómetro o situados a cualquier distancia del mismo.

Por tanto, la señal de precipitación es digital, únicamente la detección activa del pulso eléctrico se toma como dato de precipitación, cada pulso eléctrico es equivalente a 0.25 mm de lluvia, dicha información es enviada a un microcontrolador que con un contador interno, almacena, procesa y muestra en un LCD el valor de la precipitación obtenida en tiempo real.

Mientras el pluviómetro no genere un pulso (no llueve), indicando en el LCD la inactividad de precipitación pluvial en la estación. También dispone de un botón de RESET, que tiene la posibilidad de reiniciar el proceso de muestreo de información referente a la precipitación pluvial.

Figura. 3.7. Detalle del mecanismo interior de un pluviómetro.


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CARACTERISTICAS Y ESPECIFICACIONES

Pulsos cada 0.1seg: 0.25 mm. Mecanismo de vaciado automático, arrojando el agua hacia el suelo

(pivotea sobre el eje, llenándose un balde, luego otro y repite el ciclo). Diámetro del embudo: 20 cm Diámetro de Tubo de Desagüe: Ambos filtros aceptan tubos 12 mm Resolución: 0.01" (0.25 mm) Humedad: 0 a 100 % Peso: 2 kilogramos Altura: 44 cm

3.7 IMPORTANCIA DEL PLUVIÓMETRO.

El estudio de las precipitaciones es básico dentro de cualquier estudio hidrológico regional, para cuantificar los recursos hídricos, puesto que constituyen la principal (en general la única) entrada de agua a una cuenca. También es fundamental en la previsión de avenidas, diseño de obras públicas, estudios de erosión, etc.

PRECIPITACIONES EN LA INGENIERÍA

Muchas obras de ingeniería civil son profundamente influenciadas por factores climáticos, entre los que se destaca por su importancia las precipitaciones pluviales. En efecto, un correcto dimensionamiento del drenaje garantizarla la vida útil de una carretera, una vía férrea, un aeropuerto. El conocimiento de las precipitaciones pluviales extremas y el consecuente dimensionamiento adecuado de los órganos extravasores de las represas garantizarán su seguridad y la seguridad de las poblaciones y demás estructuras que se sitúan aguas abajo de la misma. El conocimiento de las lluvias intensas, de corta duración, es muy importante para dimensionar el drenaje urbano, y así evitar inundaciones en los centros poblados.

Las características de las precipitaciones pluviales que deben conocerse para estos casos son:

La intensidad de la lluvia y duración de la lluvia: estas dos características están asociadas. Para un mismo tiempo de retorno, al aumentarse la duración de la lluvia disminuye su intensidad media, la formulación de esta dependencia es empírica y se determina caso por caso, con base en datos observados directamente en el sitio estudiado o en otros sitios vecinos con las mismas características orográficas. Las precipitaciones pluviales extremas, es decir con tiempos de retorno de 500, 1.000 y hasta 10.000 años, o la precipitación máxima probable, o PMP, son determinadas, para cada sitio particular, con procedimiento estadísticos, con base en observaciones de larga duración.

http://es.wikipedia.org/wiki/Drenaje

http://es.wikipedia.org/wiki/Vida_%C3%BAtil



http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Precipitaci%C3%B3n_m%C3%A1xima_probable&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Precipitaci%C3%B3n_m%C3%A1xima_probable&action=edit&redlink=1


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EL FACTOR MÁS IMPORTANTE

La precipitación representa el factor más importante de la agrometeorología, ya que es la única que nos proporciona los aportes de agua; todos los demás, temperatura, insolación, viento,... son consumidores de la misma.

La característica especial de la precipitación, respecto a los demás parámetros meteorológicos, es su variabilidad, esto es: puede llover muchísimo en un punto y a unos pocos cientos de metros de allí no caer una sola gota, y también, puede caer en un día una gran cantidad y luego pasarse meses sin llover absolutamente nada.

Esta variabilidad hace de los datos locales sumamente útiles, ya que los valores medios de las precipitaciones recogidas a escala más amplia y largos períodos de tiempo, generalmente anuales o mensuales, tienen un indiscutible valor climático y estadístico, pero adolecen de algunos e inevitables defectos, respecto al microclima. Con los estudios a escala local, cualquier anomalía queda perfectamente aislada, obteniéndose por tanto una gran precisión y valores realmente prácticos. Las cantidades de precipitación excesivamente grandes, cuando sobrepasan por ejemplo los 100 mm (litros por metro cuadrado) en 10 días, suelen dañar gravemente las plantas, tanto más, cuanto más corto sea el período de tiempo en el que caen. Si esa precipitación se produce en uno o dos días, los daños pueden ser verdaderamente catastróficos.

Los estudios generales climatológicos demuestran que su zona, la zona que habita, está clasificada con una precipitación media anual de X mm para un período que suele ser de 20 años. Pero con ello no sabemos realmente cuanta agua ha caído en nuestras tierras en el último mes. Como tampoco podemos saber como fue la distribución de esta precipitación día a día a lo largo de un cierto período. Es por ello necesaria la instalación de un pluviómetro en la zona para tener conocimiento de las precipitaciones por temporada, como se muestra en la figura 3.8

Figura.3.8. Pluviómetro instalado en el campo.


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INTENSIDAD DE LAS LLUVIAS.

La cantidad de agua que llega a la tierra también depende de la duración de la tormenta. Por ello, para conocer la lluvia que se acumula en un cierto tiempo (por ejemplo, 12 mm en 60 min.), se divide esta cantidad entre este tiempo (en este caso, 12 mm/60 min. es igual 0.2 mm/min.); a este cociente se le denomina intensidad de la lluvia.

La lluvia se adjetiviza respecto a la cantidad de precipitación por hora ( ):

Débiles: cuando su intensidad es

Moderadas: y Fuertes: y

Muy fuertes: y

También la distribución de la lluvia varía con el tiempo. Por ejemplo, si una tormenta dura 3 horas, suele presentarse una cantidad en la primera hora, otra distinta en la segunda hora y otra diferente a las dos anteriores en la tercera hora. La gráfica que muestra como varían la lámina o la intensidad de la lluvia en el tiempo se llama Hietograma. De este modo, si una lluvia dura 40 minutos, acumulándose 5 mm en los primeros 10 minutos, 9 mm en los siguientes 10 minutos, 7 mm en el tercer intervalo y 3 mm en el cuarto lapso, se obtendría el Hietograma mostrado en la figura 3.9.

Figura.3.9. Hietograma de lluvia


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3.8 LA OMM (ORGANIZACIÓN METEOROLÓGICA MUNDIAL) La Organización Meteorológica Mundial (OMM) es una organización internacional creada en 1946 en el seno de la ONU cuyo objetivo es asegurar y facilitar la cooperación entre los servicios meteorológicos nacionales, promover y unificar los instrumentos de medida y los métodos de observación.

La OMM proporciona información científica autorizada sobre el medio atmosférico, los recursos de agua dulce del planeta y cuestiones relacionadas con el clima. Además facilita la cooperación internacional en el establecimiento de redes de estaciones encargadas de la observación meteorológica y promueve el establecimiento y mantenimiento de centros encargados del suministro de servicios meteorológicos y servicios conexos. Realiza programas que se dedican al clima, la atmósfera, la meteorología aplicada, el medio ambiente y los recursos hídricos, los cuales dan bases para una mejor preparación y previsión ante fenómenos meteorológicos graves tales como los ciclones tropicales, el Niño, las inundaciones y las sequías entre otras.

Los objetivos de la organización son:

Facilitar la cooperación mundial para crear redes de estaciones que efectúen observaciones meteorológicas, así como hidrológicas y otras observaciones geofísicas relacionadas con la meteorología, y favorecer la creación y el mantenimiento de centros encargados de prestar servicios meteorológicos y otros servicios conexos;

Fomentar la creación y mantenimiento de sistemas para el intercambio rápido de información meteorológica y conexa;

Fomentar la normalización de las observaciones meteorológicas y conexas y asegurar la publicación uniforme de observaciones y estadísticas;

Intensificar la aplicación de la meteorología a la aviación, la navegación marítima, los problemas del agua, la agricultura y otras actividades humanas;

Fomentar las actividades en materia de hidrología operativa y proseguir una estrecha colaboración entre los Servicios Meteorológicos y los Hidrológicos;

Fomentar la investigación y enseñanza de la meteorología y, cuando proceda, de materias conexas, y cooperar en la coordinación de los aspectos internacionales de tales actividades.

http://es.wikipedia.org/wiki/1946

http://es.wikipedia.org/wiki/ONU




28

3.9 EL MICROCONTROLADOR UTILIZADO

Para el desarrollo de la digitalización del molinete hidráulico de copas y Pluviómetro se usará el microcontrolador PIC16F877A (Ver figura 3.10) debido a que es un circuito que contiene todos los componentes de un computador. Es en sí, un computador dedicado. En su memoria sólo reside un programa destinado a gobernar una aplicación determinada; sus líneas de entrada y salida soportan el conexionado de sensores y actuadores del dispositivo a controlar y todos los recursos complementarios disponibles tienen como única finalidad atender sus requerimientos.

En la digitalización del molinete será utilizado el puerto B del

microcontrolador para las conexiones con la LCD que van desde RB2…RB7, así como la información que será proporcionada por el sensor en el pin RB0, también la inicialización del tiempo de muestreo se realiza a través del pin RB. Se utilizara de igual forma el pin 1(MCLR) que nos permitirá reiniciar el proceso de muestreo en la obtención de velocidades del caudal y revoluciones del molinete.

Es por ello que para la digitalización del pluviómetro se utilizara este

microcontrolador mediante el puerto B acondicionaremos la señal del sensor a uno de sus pines (RB0), la LCD (RB2…RB7) así como el inicio de un cronómetro (RB1) para monitorear el tiempo de muestreo de precipitación. También será utilizado el MCLR para reiniciar el proceso de muestreo.

Figura.3.10.Terminales con sus etiquetas del PIC 16F877A


29

ALIMENTACIÓN: Para alimentar el circuito se utilizara un circuito regulador de voltaje LM7805 mostrado en la figura 3.11 debido a que se trabajara con una batería alcalina de 9 volts, de esta manera convertimos el voltaje de entrada, produciendo a su salida un voltaje constante ya regulado para el perfecto funcionamiento de nuestro microcontrolador. Las conexiones y simulaciones pueden observarse de manera detallada en los anexos de este documento.

La cantidad de corriente que estos dispositivos requieren es muy pequeña y tienen un gran soporte y resistencia contra ciertos contaminantes del exterior, aunque si son sensibles al ruido externo causado por algunas componentes conectados a sus terminales. El microcontrolador 16f877a es de tecnología CMOS. Esta tecnología es de baja potencia, alta velocidad Flash/EEPROM, su diseño es completamente estático.

Figura.3.11.Regulador de Voltaje LM7805

DESCRIPCION DEL MICROCONTROLADOR: En un problema que requiera un instrumento digital compacto capaz de hacer codificación/decodificación, monitoreo, adquisición de datos, señalización, control retroalimentado, temporización, cálculos aritméticos sencillos, comunicaciones, automatización y despliegue digital se puede pensar en un sistema basado en un microcontrolador.

Tiene 5 puertos configurables a las necesidades, comunicación serie, convertidor Análogo/Digital, comunicación paralela y su alimentación va en un rango de 3 a 5 volts. Este microcontrolador trabaja con varias frecuencias de entrada, siendo la mayor de 20 Mega Hertz, aunque internamente trabaja a un cuarto de frecuencia antes mencionada gracias a un divisor de frecuencia que ya esta contenido en el interior del PIC.

CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DEL MICROCONTROLADOR: modo

ahorro de energía, memoria Flash Reprogramable, contador de tiempo (WDT) con su propio oscilador RC, protección Programable Del Código, dos temporizadores/contadores 8-bit (TMR0, TMR2) con Prescalar, un temporizador/contador 16-bit, puerto Auxiliar Paralelo (PSP), entrada de reloj de DC-20MHz, memoria Flash de 8K x 14 palabras, integrado de 40 pines.


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4. DESARROLLO DEL PROYECTO

Para el desarrollo del proyecto se consultaron diversas fuentes de información entre ellas internet, manual de uso de pluviómetros e instructivos para aforo de corrientes. Cada sensor en manera independiente nos envía la señal a cada microcontrolador respectivamente para procesarla y mostrar la información necesaria en el LCD, en este capitulo se explica detalladamente los pasos a seguir en la digitalización del proyecto.

4.1 ETAPA DE FUNCIONAMIENTO Descripción del funcionamiento del molinete:

1) El funcionamiento empieza al introducir el sensor al flujo de corriente de agua.

2) Mediante un botón de inicio empieza el tiempo de muestreo de la señal (pulso eléctrico).

3) Se recopila la información por medio de un microcontrolador que este a su vez almacena, procesa.

4) Muestra en un LCD los valores de la velocidad al 100 % (Velocidad media), la velocidad superficial y el número de revoluciones obtenidas.

5) Un botón de RESET, permite reiniciar el proceso de muestreo, poniendo a ceros la información en el LCD para nuevamente muestrear la información de las velocidades mencionadas en otro punto de la sección de curso de agua.

Figura. 4.1. Diagrama a bloques del funcionamiento del molinete.

MOLINETE (SENSOR)

MICROCONTROLADOR

C

O

N

T

A

D

O

R

PTO B

L C D

INICIO

RESET

1

2

3

4

5


31

Descripción del funcionamiento del pluviómetro:

1) El funcionamiento da inicio al conectar el sensor (pluviómetro) a nuestro sistema registrador.

2) Con un Botón de inicio activamos el cronómetro para muestrear el tiempo de precipitación.

3) La señal (el pulso eléctrico) del sensor es enviada a un microcontrolador que este a su vez almacena y procesa dicha información.

4) Se muestra en un LCD los valores de precipitación y tiempo obtenidos. 5) Con un botón de reset, tenemos la opción de reiniciar el proceso.

Figura. 4.2. Diagrama a bloques del funcionamiento del pluviómetro

4.2 TIEMPO DE MUESTREO

El tiempo de muestreo en los aforamientos con el molinete hidráulico de copas será de 60 segundos en cada punto de la sección de curso de agua, ya que el microcontrolador realizara dicho conteo en ese intervalo de tiempo mediante un contador, recopilando la información de la señal recibida (el número de pulsos eléctricos) durante ese tiempo de muestreo.

Y en el caso de la precipitación pluvial se muestrea normalmente una

vez al día, y algunas estaciones meteorológicas cada 12 horas, pero nuestro sistema tiene la capacidad de ser muestreado a cualquier hora del día, debido a que en cuanto el sensor se activa y envía los pulsos al microcontrolador inmediatamente hace mostrar en el LCD la información requerida, además se adicionó un cronómetro para monitorear el tiempo real de muestreo de las precipitaciones.

PLUVIÓMETRO (SENSOR)

MICROCONTROLADOR

C

O

N

T

A

D

O

R

PTO B

L C D

INICIO CRONÓMETRO

RESET

1

2

3

4

5


32

4.3 ELEMENTOS UTILIZADOS

Para la digitalización de los dos sensores se necesitaron los siguientes materiales: PARA EL REGULADOR DE VOLTAJE:

1 LM7805

1 CAPACITOR 100 F

1 CAPACITOR 0.1 F. PARA EL CIRCUITO EN PLACA:

1 LCD ALFANUMÉRICO 16X4 1 PIC 16F877A 1 BASE PARA PIC 40 PINES 1 MICRO SWITCH DE PUSH, 2 TERMINALES 2 CAPACITORES 22 Pf 1 CRISTAL DE CUARZO DE 8 MHz

1 RESISTENCIA 4.7 K

1 RESISTENCIA 100 4 BORNERAS 1 PLACA DE 10X10 cms. 1 HOJA PNP BLUE

CLORURO FÉRRICO 1 PILA ALCALINA DE 9V 1 BROCHE PARA PILA DE 9V 2 TIRAS DE 16 PINES (POSTES) 5 METROS DE CABLE AWG (CABLE ESTAÑADO) 2 JACK TIPO BANANA (NEGRO Y ROJO) 2 PLUG TIPO BANANA (NEGRO Y ROJO) 2 JACK DE AUDIO 3.5 mm MONOAURAL ENCAPSULADO 2 PLUG DE AUDIO 3.5 mm MONOAURAL METÁLICO

1 CAJA PEQUEÑA DE PLÁSTICO


33

4.4 DISEÑO DEL HARDWARE:

ENTRADAS:

Nuestras entradas serán a través del puerto B del microcontrolador, inicialmente en el pin RB1 se mantiene un nivel alto (5V) y cuando el switch es empujado se convertirá en nivel bajo (0V) y con dicha interrupción: Para el molinete: se dará inicio a un contador de pulsos eléctricos con retraso de 60 segundos. Para el pluviómetro: dará inicio a un cronómetro.

En RB0 será la entrada de los pulsos eléctricos cada que haya una interrupción y se pase de un nivel alto a uno bajo, ver figura 4.3.

Figura. 4.3. Diagrama esquemático de las entradas y reset del microcontrolador.

El microcontrolador almacenará ese número de interrupciones para que con ese dato se ejecute las formulas del molinete.

Y en el caso del pluviómetro cada pulso recibido será equivalente a 0.25,

que se estará almacenando a un contador (sumador de pulsos).

R1

4k7

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-/CVREF4

RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP216

RC2/CCP117

RC3/SCK/SCL18

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RB7/PGD40

RB6/PGC39

RB538

RB437

RB3/PGM36

RB235

RB134

RB0/INT33

RD7/PSP730

RD6/PSP629

RD5/PSP528

RD4/PSP427

RD3/PSP322

RD2/PSP221

RC7/RX/DT26

RC6/TX/CK25

RC5/SDO24

RC4/SDI/SDA23

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A


34

SALIDAS:

Nuestra salida será la información mostrada en un LCD utilizando el puerto B, las conexiones van de RB2 a RB7 de acuerdo a la configuración de conexión del LCD (ver figura 4.4) para ambos sensores.

Para el molinete se mostraran los valores de velocidades obtenidos en las formulas (4.1) y (4.2) y número de pulsos obtenidos (número revoluciones del molinete).

Figura. 4.4. Diagrama esquemático de las Conexiones del LCD

Y para el pluviómetro se mostrará la precipitación pluvial (el número de

pulsos recibidos multiplicado por 0.25) en tiempo real. ALIMENTACIÓN DEL CIRCUITO:

Fuente de alimentación del circuito: Se utilizará una batería de 9 Volts por lo que se utilizará el diseño básico de circuito para un regulador de voltaje (LM7805) para obtener 5 volts de salida para el correcto funcionamiento del microcontrolador como se muestra en la figura 4.5.

Figura. 4.5. Fuente de Alimentación.

R1

4k7D7

14D6

13D5

12D4

11D3

10D2

9D1

8D0

7

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD2

LM041L

RA0/AN02

RA1/AN13


RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP216

RC2/CCP117

RC3/SCK/SCL18

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RB7/PGD40

RB6/PGC39

RB538

RB437

RB3/PGM36

RB235

RB134

RB0/INT33

RD7/PSP730

RD6/PSP629

RD5/PSP528

RD4/PSP427

RD3/PSP322

RD2/PSP221

RC7/RX/DT26

RC6/TX/CK25

RC5/SDO24

RC4/SDI/SDA23

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A


35

4.5 PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL ADQUIRIDA

4.5.1 MOLINETE Para la realización del software de nuestro sistema receptor de la señal se

realizó un diagrama de flujo mostrado en la figura 4.6, a continuación se describe el proceso:

1) Programa Molinete.

2) Declaramos las variables y arreglos a utilizar en la programación.

3) Inicializamos (activación) de los recursos que serán utilizados en el microcontrolador, como son: LCD, Resistencias internas, Timer, e Interrupciones.

4) Realizamos una comparación en el puerto B.F1, si se presenta un nivel bajo (0V) entonces realiza la acción 5 y 6. De lo contrario vuelve a realizar la misma pregunta: es presionado o no el push button.

5) Mandamos a imprimir en pantalla la palabra ACTIVO.

6) Se inicia el conteo de las interrupciones.

7) Existe un retardo de 60 segundos, que es el tiempo de muestreo para contar el número de pulsos obtenidos.

8) Se ejecutan las formulas siguientes formulas del molinete:

(4.1)

(4.2)

Y Para obtener el valor de :

(4.3)

Donde:

= Velocidad al 100%

= Velocidad superficial

= 0.6799

= Número de revoluciones por segundo.

= - 0.00050

= Tiempo en segundos.

= Número de revoluciones.


36

donde el valor de las velocidades requeridas se obtendrán con dichas fórmulas, donde primeramente se obtendrá el valor de R, respecto al número de revoluciones que el molinete haga, serán el número de pulsos que el sensor envíe al microcontrolador y como el valor de T es 60 (el tiempo de muestreo de 60 segundos), ya obtenido el valor de N, se sustituye en la fórmula de la velocidad al 100 % y el Valor de Velocidad al 100% en la de Velocidad Superficial para que el microcontrolador realice las operaciones.

9) Mandamos a imprimir el resultado en pantalla.

10)Se realiza la comparación del MCLR del microcontrolador, si existe un nivel bajo, entonces se reinicia todo el proceso, de lo contrario vuelve a realizar la comparación mencionada en este punto.


37

Figura. 4.6. Diagrama de flujo para el molinete.

MOLINETE

Inicialización de Variables y arreglos

Inicialización de recursos del microcontrolador.

PORTB.F1==0 (Inicio del conteo)

Imprime “ACTIVO”

Espera 60 segundos

Imprime el resultado

Conteo de interrupciones

Ejecuta la formula del molinete

1

MCLR==0

2

3

4

5 6

7

8

9

10


38

4.5.2 PLUVIÓMETRO

Para la realización del software de nuestro sistema receptor de la señal se realizó un diagrama de flujo mostrado en la figura 4.7, a continuación se describe el proceso:

1) Programa Pluviómetro.

2) Declaramos las variables y arreglos a utilizar en la programación.

3) Inicializamos (activación) de los recursos que serán utilizados en el microcontrolador, como son: LCD, Resistencias internas, Timmer, e Interrupciones.

4) Realizamos una comparación en el puerto B.F1, si se presenta un nivel bajo (0V) entonces inicia el conteo de las interrupciones y realiza la acción 6. De lo contrario vuelve a realizar la misma pregunta: es presionado o no el push button.

5) Da inicio la función de un cronómetro.

6) Mandamos a imprimir en pantalla el valor actual de la precipitación. Que se obtiene mediante el siguiente análisis: La realización de un muestreo acerca de la cantidad de agua necesaria para que pueda realizarse los copeos (movimientos) del balancín en el pluviómetro, y se determino que el balancín hace su movimiento al llenarse la copa con 8ml, de agua y de igual forma en la otra copa.

Y mediante la siguiente formula:

(4.4)

Un litro repartido por una superficie de origina una lámina de agua

de .

CALCULO PARA LA OBTENCIÓN DEL VALOR DE LA COPA:

Muestreos del valor (en litros) del balancín: 8 ml. Diámetro del pluviómetro: 20 cm.

(4.5)

(4.6)


39

De acuerdo a las normas de meteorología el valor es estándar para cada copa del pluviómetro por lo que tenemos un valor de 0.25 mm por movimiento hecho por el balancín. Se realizo un muestreo con 100 ml de agua, y se analizó las veces que hace el cambio de copa en el balancín del pluviómetro, los resultados se observan en la tabla 4.1.

7) Se realiza la comparación del MCLR del microcontrolador, si existe un nivel bajo, entonces se reinicia todo el proceso, de lo contrario vuelve a realizar la comparación mencionada en este punto.

Tabla 4.1. Número de volcamientos del balancín en 100 ml de agua.

No. de No. de veces sobrante de ml

muestreos que vuelca la copa de agua

1 10 7

2 10 6

3 10 6

4 10 8

5 10 5

6 10 6

7 10 7

8 10 7

9 10 8

10 10 5

Cada cambio en el balancín es equivalente a recibir un pulso de 0.1 segundo de duración, por lo tanto el promedio de las muestras es 10, y al multiplicarlo por el valor de la copa del balancín se obtiene que:

(4.8)

2.5 mm, es el valor de la precipitación pluvial (en este caso de 100 ml).

Ya que cada que se realiza el movimiento del balancín, caen al suelo 0.25 mm de lluvia, por eso se multiplica por el numero de veces que se recibió el pulso.


40

Figura. 4.7. Diagrama de Flujo para el pluviómetro

PLUVIÓMETRO

Inicialización de Variables y arreglos

Inicialización de recursos del microcontrolador.

Interrupciones)

PORTB.F1==0 (Inicio del conteo)

Imprime P1=P+0.25

P=P1 (incremento

de la precipitación)

Inicio de un cronómetro

MCLR==0

1

2

3

4

5

6

7


41

5. RESULTADOS

5.1 MOLINETE MUESTREO:

Primero se conectó el molinete a nuestro sistema receptor de la señal (ver figura 5.1), después se inicio el proceso de muestreo activándolo con un push button, seguidamente se sostuvo y se giraron las aspas del molinete en forma manual, observando el correcto funcionamiento como se observa en la figura 5.2.

Figura.5.1. Instalación del sistema receptor de la señal.

Figura.5.2.Funcionamiento de las revoluciones del molinete.


42

Por lo que se llevaron a cabo tres distintas pruebas, generando diferentes números de revoluciones con las aspas del molinete, para recopilar la información mostrada en pantalla tal y como se muestra en la figura 5.3 (numeradas respectivamente).

(a) (b)

(c)

Figura.5.3. Resultados obtenidos en los muestreos realizados con molinete.

De manera simultanea al muestreo real, se llevaron a cabo las

simulaciones del sistema bajo las siguientes condiciones: Se da inicio al muestreo por medio de un push button en RB1 mostrando en pantalla la palabra activo para saber que el muestreo dio inicio, posteriormente el push button en RB0 es la simulación de las revoluciones dadas por el molinete, se presionó durante 10 veces para el primer muestreo y al concluir automáticamente se observa en la LCD los resultados de las velocidades y revoluciones del sensor tal y como se muestra en la figura 5.4.


43

Figura. 5.4 Simulación del primer muestreo con Molinete.

Posteriormente se realizaron dos simulaciones más, con la misma

cantidad de revoluciones que en la prueba real para realizar las comparaciones necesarias.

Resultados: Finalmente de los tres muestreos llevados a cabo fueron colocados en la tabla 5.1., para realizar una comparación de los datos obtenidos con nuestro sistema receptor con las tablas de aforo ya calculadas; así como también los resultados de las simulaciones se describen en la tabla 5.2.

Tabla 5.1. Comparación de muestreos con molinete.

No de muestreo

Resultados obtenidos

en pantalla

Resultado de tablas de aforo

Velocidad

100% V

superficial Revoluciones Velocidad

100% V

superficial Revoluciones

1 0.112 0.095 10 0.113 0.096 10

2 0.509 0.433 45 0.509 0.433 45

3 1.132 0.962 100 1.133 0.963 100

R1

4k7

D7

14

D6

13

D5

12

D4

11

D3

10

D2

9D

18

D0

7

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD2LM041L

RA0/AN02

RA1/AN13


RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP216

RC2/CCP117

RC3/SCK/SCL18

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RB7/PGD40

RB6/PGC39

RB538

RB437

RB3/PGM36

RB235

RB134

RB0/INT33

RD7/PSP730

RD6/PSP629

RD5/PSP528

RD4/PSP427

RD3/PSP322

RD2/PSP221

RC7/RX/DT26

RC6/TX/CK25

RC5/SDO24

RC4/SDI/SDA23

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A


44

Tabla 5.2. Resultado de simulaciones del molinete.

N0. De SIMULACIÓN

Muestra Velocidad Velocidad No. De

al 100% Superficial Revoluciones

1 0.112 0.095 10

2 0.509 0.433 45

3 1.132 0.962 100

5.2 PLUVIÓMETRO PRUEBA:

Se llevó un proceso de instalación del pluviómetro al sistema receptor de la señal en un lugar adecuado para su correcto funcionamiento y realizar los muestreos necesarios, tal como se muestra en la figura 5. 5., iniciando con una categoría cero y listo para detectar la precipitación pluvial.

Figura.5.5. Instalación del pluviómetro al sistema receptor


45

Posteriormente se simuló lluvia de manera manual derramando hacia el tuvo receptor del pluviómetro 100 ml. de agua (Ver Figura 5.6), para realizar el primer muestreo de precipitación.

Figura.5.6.Introduccion de agua al tuvo receptor del pluviómetro.

Seguidamente se realizaron dos pruebas más, con 180 y 500 ml. de agua observando en cada unos de ellos los datos de precipitación mostrados en pantalla, a continuación se muestra en las figuras 5.7a, 5.7b y 5.7c de manera detallada los parámetros obtenidos por nuestro receptor de la señal en las tres pruebas.

Figura.5.7a.Prueba uno.


46

Figura.5.7b. Prueba dos. Figura.5.7c. Prueba tres.

De manera simultanea a las pruebas reales, se llevaron a cabo las

simulaciones del sistema bajo las siguientes condiciones: Durante la simulación al presionar varias veces la entrada del pulso eléctrico (en RB0), observamos en la LCD que el valor de la precipitación va cambiando de forma instantánea de acuerdo al número de veces que presionemos el push button (simula al pluviómetro de balancín cuando uno de los recipientes se llena y el sistema se vuelca por gravedad vaciándose un recipiente y quedando el otro en posición de llenado). También se observa que al dar inicio al cronómetro transcurrió un lapso de tiempo que nos indica en pantalla la cantidad de lluvia obtenida en ese momento de tiempo. De igual forma el push button de RESET en el microcontrolador hace reiniciar el conteo de la precipitación y del cronómetro.

Figura.5.8. Simulación de la primera prueba con pluviómetro.

RA0/AN02

RA1/AN13


RA4/T0CKI/C1OUT6

RA5/AN4/SS/C2OUT7

RE0/AN5/RD8

RE1/AN6/WR9

RE2/AN7/CS10

OSC1/CLKIN13

OSC2/CLKOUT14

RC1/T1OSI/CCP216

RC2/CCP117

RC3/SCK/SCL18

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RB7/PGD40

RB6/PGC39

RB538

RB437

RB3/PGM36

RB235

RB134

RB0/INT33

RD7/PSP730

RD6/PSP629

RD5/PSP528

RD4/PSP427

RD3/PSP322

RD2/PSP221

RC7/RX/DT26

RC6/TX/CK25

RC5/SDO24

RC4/SDI/SDA23

RA3/AN3/VREF+5

RC0/T1OSO/T1CKI15

MCLR/Vpp/THV1

U1

PIC16F877A

R1

4k7

D7

14

D6

13

D5

12

D4

11

D3

10

D2

9D

18

D0

7

E6

RW

5R

S4

VS

S1

VD

D2

VE

E3

LCD1LM041L


47

Posteriormente se realizaron dos simulaciones más, en este caso presionando el push button de acuerdo al número de veces que se movió el balancín para cierta cantidad de agua.

Resultado: De acuerdo a nuestras pruebas con el pluviómetro se realizaron 3 muestreos como se indica en la tabla 5.3., de igual forma los resultados de las simulaciones se describen en la tabla 5.4.

Tabla 5.3. Comparación de muestreos con pluviómetro.

No. De Cantidad de agua Precipitación Precipitación por No. de mov.

Muestra vertida en pantalla formula del balancín

1 100 ml 2.50 mm 2.5 mm 10

2 180 ml 4.50 mm 4.5 mm 18

3 200 ml 12.50 mm 12.5 mm 50

Tabla 5.4. Resultados de la Simulación del Pluviómetro

No. De Precipitación No. Pulsos

Muestra en pantalla presionados

1 2.50 mm 10

2 4.50 mm 18

3 12.50 mm 50


48

6. CONCLUSIONES Y COMENTARIOS 6.1 CONCLUSIONES

Respecto al molinete hidráulico de copas se logro el objetivo deseado, ya que la digitalización del sensor resulto satisfactoria tanto en las simulaciones como en la implementación y desarrollo del circuito, obteniendo los valores correspondientes a la velocidad del caudal de una corriente de agua, que tiene como beneficio agilizar los muestreos en las estaciones de aforo así como el grado de confiabilidad (exactitud) de los resultados para ser utilizado en las estaciones de aforo ubicadas en la cuenca del rio Grijalva.

De igual forma la digitalización de Pluviómetro resultó satisfactoria, ya que se logro obtener de forma digital los valores de la precipitación pluvial y el tiempo de muestreo sin ningún margen de error, ya que fue analizado a detalle en su funcionamiento, nuevas investigaciones e instalación en la división hidrométrica sureste, logrando el objetivo antes visto.

6.2 COMENTARIOS

Cabe mencionar que durante el durante el diseño, desarrollo, implementación y pruebas de los circuitos en la digitalización de los dos sensores no hubieron inconvenientes; solo cuestiones de software, ya que en algunas ocasiones fue necesario reeditar el código de programación de acuerdo a las necesidades y requerimientos de los sensores, nuevas investigaciones, hasta llegar al código final en ambos dispositivos siendo satisfactorios los resultados.

Algo muy importante en el caso del pluviómetro es seguir bien los pasos de instalación para que los resultados sean confiables y no existan problemas en el muestreo de la información, de igual forma en la utilización del dispositivo digitalizador del molinete hidráulico de copas es necesario que las personas que vayan a realizar los muestreos en los caudales sean capacitados acerca del funcionamiento del dispositivo para la obtención exacta de resultados. En la digitalización de los dos sensores se implementaron los mismos circuitos electrónicos para ambos sensores, pero los microcontroladores se programaron de manera distinta.


49

BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

INSTRUCTIVO PARA AFORO DE CORRIENTES Secretaria de recursos hidráulicos 5ª Edición, México D.F., 1964.

TÉCNICAS DE AFORO EN CANALES NATURALES Luis Fernando Carvajal S. Grupo MF e Hidráulica-Facultad de Minas

MEDICIONES HIDROMÉTRICAS

Instituto de hidrología, meteorología y estudios ambientales-IDEAM Subdirección de Hidrología. Versión 1999.

AFORO CON MOLINETE

F. Javier Sánchez San Román Departamento geología --univ. Salamanca (España)

AFORO DEL AGUA EN CANALES Y TUBERÍAS

Briones, Sánchez Gregorio. Editorial TRILLAS Mexico 1997.

PRECIPITACIONES

F. Javier Sánchez San Román Departamento geología --univ. Salamanca (España)

CONTROL DE CALIDAD DE MEDIDAS DE PLUVIÓMETROS

Alejo Berastegi, Laura Alcat, Itziar Berrospe.

CONTAMINACIÓN DE RECURSOS HÍDRICOS MODELOS Y CONTROL. Salazar Arias Álvaro. Medellín Colombia 1996.

SISTEMA DE TELEMEDICION HIDROLÓGICA PARA PREDECIR AVENIDAS. Roberto Quaas, Gerardo Legaria, Ramón Domínguez. UNAM, septiembre 1979.

HIDROMETRÍA Y AFORO DE CORRIENTES NATURALES Ramiro Marbello Pérez. Universidad Nacional de Colombia. Departamento de Ingeniería Civil.

TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA DE DATOS PLUVIOMÉTRICOS. Roberto Quaas (Estación de prueba en el Altozomoni, paso de Cortés). Instituto de Ingeniería de la UNAM, 1977.


50

EN INTERNET: http://apuntes.rincondelvago.com/aforos.html http://www.fao.org/docrep/T0848S/t0848s06.htm#TopOfPage http://es.wikipedia.org/wiki/Secci%C3%B3n_de_aforo http://es.wikipedia.org/wiki/Caudal_(fluido)#Definici.C3.B3n http://mct.dgf.uchile.cl/AREAS/hidro_mod1.htm#LinkTarget_1 http://www.globe.gov/sda/tg97es/atmosfera/Precipitacion.html http://www.darrera.com/pluvios/index.html http://meteo.navarra.es/_data/articulos/2004-04-14.pdf http://www.pluviometro.com/temasdivul/plugral.html http://patentados.com/invento/pluviometro.html http://www.seed.slb.com/es/scictr/lab/engineer/index.htm http://www.seed.slb.com/qa2/FAQView.cfm?ID=1168&Language=ES http://www.climasurgba.com.ar/index.php?accion=sensores&sensor=pluviometro

http://academia.cch.unam.mx/robotica_e_informatica/index.php/PIC_16F877A http://www.geocities.com/manuel_ruiz_mendez/REGULADORESDEVOLTAJE.htm http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en010242


51

FUNDAMENTOS DE APOYO

ANEXO A DIAGRAMAS UTILIZADOS EN LA DIGITALIZACIÓN DE MOLINETE HIDRÁULICO DE COPAS Y PLUVIÓMETRO.

CIRCUITO UTILIZADO PARA EL REGULADOR DE VOLTAJE:

CIRCUITO UTILIZADO PARA EL MICROCONTROLADOR:


52

CONEXIONES DEL LCD LCD

DEL MICRO

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM041L

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14


53

ANEXO B

INSTRUCCIONES GENERALES PARA EL MOLINETE HIDRÁULICO DE COPAS

Cualquiera que sea el tipo de molinete empleado, debe revisarse, una vez montado, que todos los tornillos estén apretados para evitar la perdida de alguna pieza, sin descuidar la tuerca que asegura el pivote, la cual debe estar debidamente apretada.

Luego se aflojara la tuerca que levanta el eje de las copas, hasta que este apoye en el pivote, y dichas copas puedan girar libremente. En caso de estar en buenas condiciones, al imprimirles movimiento deben permanecer girando por un rato. El molinete unido a la cola debe oscilar sin dificultad alrededor del pasador que lo sujeta a la solera de suspensión, a fin de que pueda seguir la inclinación de los filetes de agua de la corriente.

En caso de tratar de aforar en aguas muy bajas, cuando no se hace vadeando, es preferible colocar el molinete en la perforación mas baja de la solera de suspensión, y el escandallo en una de de las de arriba, tomando muchas precauciones para que el molinete no se maltrate y funcione debidamente. Cuando la profundidad sea menor de 0.20 m.es preferible hacer la determinación de la velocidad por medio de observaciones superficiales con el molinete. Al aforar pequeñas velocidades, el eje longitudinal del molinete debe quedar horizontal, para lo cual habrá que inmovilizarlo por medio de unas pequeñas cuñas de madera, colocadas en la ranura de su articulación con la solera de suspensión.

No deben hacerse observaciones en corrientes con velocidades menores de 0.10 m/s, por que en esas condiciones disminuye considerablemente la precisión del aparato. En el caso opuesto, o sea observar grandes velocidades, es necesario aumentar el lastre, empleando un escandallo especial y, por consiguiente, un cable de suspensión mas resistente a fin de conseguir que el molinete quede en posición horizontal. Si durante la practica de las observaciones se obtiene un resultado desproporcionado en una de ellas respecto a las anteriores, debe buscarse la causa de esa discordancia repitiendo la medida, ya que pudiera ser que el molinete hubiese quedado situado en un remolino o en una cavidad; que su funcionamiento haya sido alterado por la presencia de yerbas o basura entra las copas; que estas hayan rozado contra alguna parte del molinete, etc. También en este caso, deberá revisarse el interior de la cámara de contactos.

Se debe procurar que el pivote en el cual se apoya la rueda de copas al girar, este siempre en buenas condiciones, con su extremo bien aguzado, siendo muy conveniente tener uno de repuesto. En igual estado de conservación deben estar las copan, pudiendo corregirse las pequeñas abolladuras oprimiéndolos con un trozo de madera. Los desperfectos de mayor importancia se corregirán en un taller especializado.


54

Cuando las pilas secas permanecen guardadas por mucho tiempo llegan a perder su carga, pero pueden recuperarla introduciéndoles unas gotas de agua por dos agujeritos que previamente se le hacen en la parte superior, que se encuentra cubierta con goma; una vez que las gotas hayan penetrado, se volverán a tapar los agujeros calentando la goma, o bien, por medio de brea, lacre o parafina fundidos. Las pilas que están completamente descargadas no recuperaran su carga por medio de este procedimiento.

Al terminar las operaciones de aforo se debe secar perfectamente el molinete para que no se oxide, se lubricará con un aceite de buena calidad y se apretará la tuerca que levanta el eje de la rueda de copas, para evitar que descanse sobre el pivote, guardando a continuación el aparato en su caja y cuidando de que quede bien asegurado para que al transportarlo no se deteriore.

Para evitar que las pilas se descarguen, al terminar cada aforo debe

desconectarse del circuito y cubrir los polos de contacto con cinta de aislar, a fin de que no haga corto circuito algún cuerpo conductor que pudiera conectar accidentalmente ambos polos, ya que esto ocasionaría quela pila se descargara rápidamente. Además, las pilas deben guardarse en su estuche de cuero.

CALIBRACIÓN

Los molinetes son aparatos científicos, delicados y de gran sensibilidad, cuyo manejo y uso requieren atención y cuidado esmerados. Además de que deben mantenerse siempre limpios y lubricados, es necesario verificar periódicamente sus constantes, o, dicho en otras palabras deben corregirse, de tiempo en tiempo, los valores de la “tabla de velocidades” que lleva cada aparato ya que el uso y el deterioro normales, van modificando poco a poco esos valores.

Aún cuando un molinete se use cuidadosamente, las piezas sufren el desgaste natural, que dada su gran sensibilidad, afectan, aunque sea poco, la suavidad de sus movimientos. Además, durante la época de avenidas, principalmente, el aparato esta expuesto a golpes y abolladuras en sus copas, que pueden alterar notablemente su funcionamiento original. Por lo anterior, se recomienda calibrar los molinetes por lo menos cada año, y para este fin, la Secretaría de Recursos Hidráulicos ha instalado un laboratorio especial que ejecuta este trabajo para todos los molinetes de sus estaciones. Este laboratorio, con su taller anexo, tiene además la misión de reparar o cambiar las piezas desgastadas de los aparatos, dejándolos nuevamente en buenas condiciones de servicio.


55

Laboratorio Después de haberse reparado convenientemente cada molinete, deben determinarse experimentalmente sus constantes, o sea el número de revoluciones que dan las copas o las aspas en la unidad de tiempo, para distintas velocidades del agua. Para esto se procede en forma inversa a como ocurren las cosas en las corrientes, donde el molinete permanece fijo y el agua es la que se mueve. Aquí, el molinete es el que se desplaza con una velocidad conocida, a lo largo de un tanque conteniendo agua en reposo. Tanque: Este consiste en un deposito de 100 metros de largo, 1.50 m. de ancho y 1.50 de profundidad, y a lo largo de sus muros laterales están colocados dos carriles obre los que se traslada un carro. Este tanque se llena de agua hasta unos 30 o 40 cm. Abajo del borde superior y dentro de ella se sumerge el molinete que va a calibrar. Carro: Es un vehículo con cuatro ruedas para carriles, accionado por un motor eléctrico de características tales, que permite obtener por pasos insensibles, aumentos y disminuciones de velocidad; además, mantiene estas velocidades prácticamente constantes en todo el tramo de su recorrido útil.

Este carro viaja sobre la vía colocada a lo largo del tanque descrito, llevando fijo el molinete por calibrar mediante una varilla o vástago, que lo mantiene sumergido dentro del agua a una profundidad conveniente. Al avanzar el carro con el molinete, a lo largo del tanque en donde el agua permanece en reposo, produce el mismo efecto que si el molinete permaneciera estacionario y el agua estuviera fluyendo en un cauce. La ventaja en este caso consiste en que esta manera se puede gobernar la velocidad con mayor precisión. Aparatos de control: Están instalados dentro del carro, y conviene ocuparse de ellos, especialmente, por la gran importancia que tienen.

Aun cuando el carro lleva el motor mencionado, cuya velocidad se puede sostener prácticamente constante, por tratarse de pruebas de precisión, debe tenerse la seguridad de que realmente se mantiene la velocidad deseada. Para esto se cuenta con aparatos mecánicos y eléctricos que funcionan automáticamente y dan el control necesario. Estos son: una regla de madera, graduada en metros y fracciones de metro que se coloca a un lado de la vía, y sobre la cual, por medio de un sistema automático, sr lanza desde el carro un dardo en el momento en que comienza a contarse el tiempo de la prueba, y otro al terminarse dicho tiempo. La separación entre ambos dardos señala la distancia recorrida durante el tiempo de la prueba, y este tiempo queda registrado en un cronometro accionado eléctricamente también. La velocidad del carro se obtendrá dividiendo dicha distancia entre el tiempo que se empleo en recorrerla.

Lo anterior permite conocer únicamente la velocidad media del carro, es decir, solo se puede obtener el promedio de las velocidades durante el recorrido. Para asegurarse que la velocidad se sostiene n un valor determinado, es indispensable un aparato que en todo momento pueda


56

comprobar la velocidad del vehículo, y esto se ha logrado mediante un estroboscopio que para tal fin lleva instalado a bordo. Este aparato utiliza la propiedad de las lámparas de neón, que se encienden y apagan instantáneamente tantas veces en un segundo como ciclos tiene la corriente, y que en el caso de la ciudad de México, es de 50 ciclos/segundo. Si en estas condiciones se hace girar un disco con perforaciones equidistantes, de modo que frente a la lámpara pasen a razón de 50 perforaciones por segundo, o un múltiplo de este valor, se vera la luz de la lámpara a través de dichas perforaciones. El estroboscopio para medir la velocidad esta provisto de varios discos con perforaciones a distintas separaciones con objete de que, para cada velocidad del carro, haya un juego de perforaciones que pase frente a la lámpara a razón de 50 por segundo, o un múltiplo de este numero. DE este modo, simplemente, con ver a través de que juego de perforaciones aparece la luz, se sabe la velocidad del carro en ese momento.

Este estroboscopio esta hecho para medir las velocidades mas usuales en la calibración de un molinete, o sea, para las velocidades que mas frecuentemente tienen las corrientes, y que son de 0.10 a 4.00 metros por segundo.

Además, el carro va provisto de una caja de velocidades, con objeto de hacer más flexible y amplia la variación de las mismas.

Calibración de un molinete: Instalado el molinete que se trata de calibrar en el soporte de la barra que lleva el carro, el proceso de calibración consiste en hacer el recorrido del tanque a varias velocidades, a fin de conocer, para cada caso, el número de vueltas que da en un segundo la rueda de copas o aspas. Los resultados de cada medición se marcan en una grafica cuyos ejes coordenados son: en el eje vertical el número de revoluciones por segundo, y en el horizontal las velocidades del agua.

De acuerdo con las alineaciones de los puntos en la grafica puede trazarse una sola recta media o varios tramos de rectas a través de ellos, y obtener la ecuación o ecuaciones representativas de cada una.

Estas ecuaciones corresponden a líneas rectas, como puede verse en la que aparece en seguida, y que fue tomada de una de tantas pruebas:

V= 0.690904 N + 0.014694 En donde N representa el numero de revoluciones por segundo y V la velocidad del agua en metros por segundo.

Para cada tipo de molinetes hay una familia de rectas a las que pertenece la ecuación del aparato, y solamente cuando sus características están muy alteradas por los daños sufridos, puede resultar una ecuación que se aparte de esta familia.


57

Por el laboratorio se han formado ya, con los puntos observados en la diferentes pruebas, familias de rectas que corresponden a otros tantos tipos de los molinetes mas usados; por lo que en el momento de calibrar un aparato y dibujar los puntos en la gráfica, se ve fácilmente cual recta del a familia a que pertenece es la que representa su ecuación.

Aplicando a esta ecuación los distintos valores de N, se puede obtener la

velocidad V correspondiente del agua, pero a fin de evitar este trabajo a los aforadores, se forman tablas en las que con solo conocer el número de revoluciones del aparato en un tiempo dado, se lee directamente la velocidad del agua.


58

ANEXO C

INSTALACIÓN DEL PLUVIÓMETRO

Es importante instalar el pluviómetro adecuadamente para obtener mediciones confiables que sean comparables con las mediciones de otros pluviómetros. Por ello se han designado algunas normas para instalar estos equipos.

PASOS A SEGUIR PARA LA INSTALACIÓN DEL PLUVIÓMETRO. 1. ESCOGER EL LUGAR DE INSTALACIÓN. El pluviómetro debe estar instalado en un lugar que esté lejos de obstáculos para que capte la mayor cantidad de lluvia posible. Idealmente se recomienda que los obstáculos se localicen a una distancia mayor que 4 veces su altura. Por ejemplo, si tenemos un árbol de 10 metros, debe colocarse el pluviómetro a 40 metros. Si tenemos una pared de 2 metros, el pluviómetro debe estar separado 8 metros de esta pared. Esto se muestra en la figura C.1. A veces el único lugar adecuado para la instalación del pluviómetro es una cerca.

Figura. C.1. Lugar de instalación.

Muchas veces va a ser imposible cumplir con estos requerimientos “ideales”. En estos casos lo importante es que el pluviómetro se localice lo más lejos posible de obstáculos. 2. INSTALACIÓN DEL PLUVIÓMETRO. El pluviómetro debe instalarse aproximadamente a 1.5 m de altura. La boca (parte ancha del pluviómetro) debe estar a esta altura. Por lo general se instala en un poste de madera o cualquier objeto que permita que el instrumento esté a esta altura y que no bloquee la parte superior del pluviómetro, por donde debe ingresar el agua de lluvia, como se muestra en la figura C.2.


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Figura.C.2. Instalación del pluviómetro en el soporte.

A este poste debe adherirse una estructura de metal o algo que permita colocar el pluviómetro. La manera más fácil de adherir este soporte de metal es utilizando un alambre y ajustándolo hasta que el soporte quede bien fijo en el poste. Observar la figura C.3.

Figura.C.3. Instalación del soporte

Notar que el soporte debe colocarse lo más arriba posible para evitar que el agua de lluvia salpique del poste a la boca del pluviómetro. Se recomienda el uso de un alicate para ajustar bien el alambre.

3. PROBLEMAS DURANTE LA INSTALACIÓN Y SOLUCIONES. A continuación aparece una lista de problemas y soluciones, en caso de que el pluviómetro no pueda ser instalado bajo las condiciones ideales. 1) El poste de instalación tiene menos de 1.5 metros. Puede instalarse el pluviómetro a menos altura, pero nunca a menos de 1 metro sobre el suelo.


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2) Hay muchos niños jugando y/o animales que pueden tumbar el pluviómetro. Puede instalarse el pluviómetro por encima de 1.5 metros de modo que no pueda ser tumbado. 3) No se puede ubicar un lugar lo suficientemente alejado de los obstáculos. Si no se pueden seguir las reglamentaciones para una instalación ideal, lo importante es colocar el pluviómetro lo más alejado posible de obstáculos. 4) Hay postes, torres altas o cables cerca del lugar de instalación del pluviómetro. Instalar los pluviómetros en un punto lo suficientemente alejado de los postes, torres altas y/o cables como para que estos no goteen sobre el pluviómetro. En resumen, es importante considerar lo siguiente:

- Ningún objeto debe gotear sobre el pluviómetro.

- Ningún obstáculo debe bloquear la caída de lluvia en el pluviómetro.

- El pluviómetro no debe estar expuesto a golpes de niños o animales.

CALIBRACIÓN DEL PLUVIÓMETRO La medida de la precipitación esta sujeta a errores de origen diverso, tales como:

La turbulencia del viento en la boca del colector. Las salpicaduras accidentales de gotas grandes al caer sobre el

colector. Una exposición incorrecta del instrumento. Salpicaduras de gotas grandes que caen directamente sobre el balancín. La captura de un exceso de agua por una de las bocas del balancín con

intensidades elevadas. Atasco del balancín para intensidades muy altas.

Para calibrar la altura de lluvia siga los siguientes pasos:

1. Quite los dos tornillos de la base del cilindro y retire la tapa exterior. Asegúrese de que el instrumento este nivelado, para esto utilice el nivel “ojo de buey” como indicador.

2. Prepare un dispositivo contador, como un registrador de eventos o contador de solenoide, para contar el número de vaivenes del balancín; o cuéntelos usted mismo. Si se usa un contador de eventos, asegúrese de que a cada vaivén, se registra el evento en el contador.

3. Coloque la tapa exterior de nuevo cuidadosamente, para no desnivelar el instrumento, asegúrese de que estén colocados los tornillos de la base.


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4. Coloque la botella para calibrar de tal manera que proporcione un flujo uniforme de aproximadamente 400 mm/hr. Dirija el flujo hacia la pared del embudo pequeño dentro del cilindro.

5. Después de que los receptáculos del balancín se hayan llenado de agua y provoquen el vaivén, recolecte el agua que se vacía en cada tubo, para esto coloque cuidadosamente un recipiente de para medir el volumen desalojado en cada tubo. Haga 10 mediciones en cada tubo (20 eventos en el contador), es decir, permita el vaivén del balancín 10 veces.

6. Retire los recipientes después de un número igual de medidas. 7. Mida la cantidad de agua recolectada en cada recipiente por peso y

volumen. 8. Divida cada cantidad por el número de vaivenes de cada receptáculo.

Figura. C.4.Ejemplo de calibración de pluviómetro


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ANEXO D Código de programación utilizado en el Molinete con breves cometarios: unsigned int pulso = 0, rev; // declaramos el tipo de variables a utilizar float velocidad = 0, v_sup = 0, N = 0; short x, x2 = 0, x3 = 0; char txt[6]; void FloatToString(float y1) { int unidades, mantisa, decimas, centesimas, milesimas; unidades = y1; // obtenemos los valores en unidades, mantisa = (1000*(y1 - unidades)); // décimas, centésimas y milésimas decimas = mantisa/100; centesimas = (mantisa - 100*decimas)/10; milesimas = mantisa - 100*decimas - 10*centesimas; txt[0] = unidades + '0'; // estos valores estarán en txt txt[1] = '.'; txt[2] = decimas + '0'; txt[3] = centesimas + '0'; txt[4] = milesimas + '0'; txt[5] = 0; } void interrupt() { if(x3 == 1 & x2 < 1) pulso ++; INTCON.INTF = 0; //desactivamos la bandera int } void main () { Lcd_Init(&PORTB); // inicializamos la LCD Lcd_Cmd(LCD_CURSOR_OFF); // desactivamos el cursor OPTION_REG.NOT_RBPU = 0; // activamos resistencias de pull up internas OPTION_REG.INTEDG = 0; // cambiamos la int a flanco bajo INTCON.INTE = 1; // activamos la interrupción externa INTCON.GIE = 1; // activamos todas las interrupciones del sistema TRISB.F0 = 1; TRISB.F1 = 1; Lcd_Out(1,1,"CFE-DIV HIDR STE"); // mandamos a imprimir información Lcd_Out(2,1,"V 100%= 0 m/s"); // de las unidades de medida a usar Lcd_Out(3,-3,"V sup = 0 m/s"); Lcd_Out(4,-3,"REV= 0 "); INTCON.INTF = 0; // desactivamos la bandera int while (1) { if (PORTB.F1 == 0) { x3 = 1; Lcd_Out(4,7,"ACTIVO"); // mandamos a imprimir “activo” } // Cuando hay una interrupción // eso indica que se inicia el muestreo de tiempo


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if (x3 == 1) { for(x=0;x<3;x++) { DELAY_MS(20000); } N = pulso/60.0; // mandamos a imprimir los valores byteToStr(pulso,txt); // calculados de acuerdo a la Lcd_Out(4,2,txt); // formula a utilizar velocidad = 0.6799 * N - 0.0005; FloatToString(velocidad); Lcd_Out(2,8,txt); v_sup = velocidad * 0.85; FloatToString(v_sup); Lcd_Out(3,4,txt); Lcd_Out(4,0,pulso); x2 = 1; } } }

Código de programación utilizado en el Pluviómetro con breves comentarios. float pulso = 0, pulso1 = 0; // declaramos el tipo de variables a utilizar char txt[6]; int milisegundos = 0; short hh = 0, mm = 0, ss = 0, cron = 0; char th[4], tm[4], ts[4]; void FloatToString(float x) { int traspaso, residuo, centenas,decenas, unidades, mantisa, decimas, centesimas; float trasp; traspaso = x*100; centenas = traspaso/10000; //obtenemos las centenas residuo = traspaso%10000; decenas = residuo/1000; //obtenemos las decenas residuo = traspaso%1000; unidades = residuo/100; //obtenemos las unidades residuo = traspaso%100; decimas = residuo/10; //obtenemos las decimas centesimas = traspaso%10; //obtenemos las centesimas txt[0] = centenas + '0'; //inicializamos en cero los valores txt[1] = decenas + '0'; //el valor final será almacenado en txt txt[2] = unidades + '0';; txt[3] = '.'; txt[4] = decimas + '0'; txt[5] = centesimas + '0'; txt[6] = 0; }


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void interrupt() { if (INTCON.INTF == 1) { pulso1 = pulso + 0.25; // incrementamos el valor del pulso pulso = pulso1; INTCON.INTF = 0; // deshabilita la bandera del timer 0 } if (INTCON.T0IF == 1 & cron == 1) { TMR0 = 8; // acá cargamos el timer if(milisegundos == 1000) { milisegundos = 0; if (ss < 59) ss++; else { ss = 0; if (mm < 59) mm++; else { mm = 0; if (hh < 23) hh++; else hh = 0; } } } milisegundos ++; } INTCON.T0IF = 0; // deshabilita la bandera del timer 0 } void main() { Lcd_Init(&PORTB); // inicializamos la LCD Lcd_Cmd(LCD_CURSOR_OFF); // desactivamos el cursor OPTION_REG.NOT_RBPU = 0; //activamos las resistencias pull up internas OPTION_REG.INTEDG = 0; // cambiamos la int a flanco bajo. OPTION_REG.PS2 = 0; // configura salida OPTION_REG.PS1 = 1; // configura timer0 OPTION_REG.PS0 = 0; OPTION_REG.PSA = 0; // configura prescaler OPTION_REG.T0CS = 0; TMR0 = 8; INTCON.T0IE = 1; // habilitamos las interrupciones del timer 0. INTCON.INTE = 1; //activamos la interrupción externa INTCON.GIE = 1; // activamos todas las interrupciones del sistema. TRISB.F0 = 1; Lcd_Out(1,1,"CFE-DIV HIDR STE "); // imprimimos etiquetas de información Lcd_Out(2,1,"PRECIPITACION"); INTCON.T0IF = 0; INTCON.INTF = 0; while (1) { if(PORTB.F1 == 0)


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cron = 1; FloatToString(pulso); strcat(txt," mm "); // mostramos la unidad de medida de precipitación Lcd_Out(3,1,txt); // mostramos el valor del pulso ByteToStr(hh,th); if(th[1] == ' ') th[1] = '0'; ByteToStr(mm,tm); if(tm[1] == ' ') tm[1] = '0'; ByteToStr(ss,ts); if(ts[1] == ' ') ts[1] = '0'; Lcd_Out(4,-3,"TIEMPO"); // mandamos a imprimir en la LCD el cronómetro Lcd_Out(4,4,th+1); Lcd_Chr_Cp(':'); Lcd_Out_Cp(tm+1); Lcd_Chr_Cp(':'); Lcd_Out_Cp(ts+1); } }

DE TUXTLA GUTIÉRREZ

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