Manual de Emplazamiento de Estaciones y de Instrumentos

de Medición Básico

Una estación meteorológica es un lugar escogido adecuadamente para colocar los diferentes instrumentos que permiten medir las distancias variables que afectan al estado de laatmosfera en un momento y lugar determinado. Es decir, es un lugar que nos permite la observación de los fenómenos atmosféricos y donde hay unos aparatos (termómetro, higrómetro, barómetro, pluviómetro, etc.) que miden las variables atmosféricas, (temperatura, presión, humedad, precipitación, etc.) Muchos deestos instrumentos han de estar al aire libre, pero otros, aunque también han de estar al aire libre, han de estar protegidas de las radiaciones solares para que estas no les alteren los datos, el aire debe circular por dicho interior. Los que han de estar protegidos de las inclemencias del tiempo, se encuentran protegidos por una garita meteorológica.

Antes de montar una estación, es necesario determinar el lugar de emplazamiento, es recomendable que el equipo, en la medida posible, se situé en un lugar libre de edificaciones o estructuras que impidan el paso del viento, lluvia o sombra, etc.

Emplazamiento y Exposición

Las siguientes consideraciones se aplican a la elección del emplazamiento (lugar donde está colocada la estación) y a los requisitos que se deben cumplir sobre la exposición de los instrumentos:

a- Los instrumentos exteriores deben instalarse en un terreno llano, aproximadamente de 10 por 7 metros (el recinto), cubierto de hierba baja, o de 15 una superficie representativa de la localidad, rodeada de una cerca para impedir el acceso a personas no autorizadas, en el recinto se reserva una parcela de 2 por 2 metros para mediciones referidas al estado del suelo.

b- No debe haber laderas inclinadas en las proximidades, y el emplazamiento no debe encontrarse en una hondonada. Si no se cumplen estas condiciones las observaciones pueden presentar peculiaridades de significación puramente local.

c- El emplazamiento debe estar suficientemente alejado de árboles, edificios, muros u otros obstáculos. La distancia entre cualquiera de esos obstáculos (incluidas las vallas) y el pluviómetro no debe ser inferior al doble de la altura del objeto por encima del borde del aparato y preferentemente debe de cuadriplicar la altura.

d- El registrador de luz solar, el pluviómetro y el anemómetro deben de encontrase en emplazamientos con exposiciones que satisfagan sus requisitos, y en el mismo lugar que los otros instrumentos.

e- Debe señalarse que el recinto puede ser no el mejor lugar para estimar la velocidad y dirección del viento, tal vez convenga otro punto de observación más expuesto al viento.

f-Emplazamientos muy abiertos sin ningún tipo de obstáculos cercanos, satisfactorios para la mayoría de los instrumentos son inapropiados para los pluviómetros. En estos lugares la captación del agua es

reducida, salvo con vientos débiles, y se necesita algún grado de protección.

A parte de esto la OMM recomienda que los instrumentos manuales deben estar dentro de una garita (en este caso, especie de caja protectora) que tenga las siguientes características:

De madera, pintada de blanco y

esmaltada para reflejar bien la radiación.

Con buena ventilación. Con techo doble y circulación del aire

entre los dos tejados para evitar el calentamiento del aire cuando la radiación es muy intensa.

La puerta debe estar orientada al Norte en nuestro hemisferio, para evitar que al realizar las observaciones los rayos solares incidan sobre los instrumentos.

Con techo suficientemente inclinado para dejar escurrir el agua de lluvia la inclinación puede variar de acuerdo a la cantidad de lluvia del sitio.

Requisitos sobre la instalación del instrumental meteorológico:

Como todo instrumental científico, un instrumento de uso meteorológico está destinado a evaluar los aspectos cuantitativos de un fenómeno natural. Para cumplir tal función debe reunir los siguientes requisitos.

Sensibilidad y precisión constante a través del tiempo.

Simplicidad de diseño y manejo. Facilidad de funcionamiento y

mantenimiento. Solidez de construcción.

Debe estar aprobado y normalizado por los Servicios Meteorológicos.

Instrumentos básicos de una estación meteorológica según especificaciones técnicas:

Dentro de la medición del tiempo existe una gama muy amplia de estaciones meteorológicas.A continuación se detalla una clasificación de las características más destacadas de estaciones meteorológicas, siguiendo las normas o especificaciones técnicas:

Según su finalidad:

Sinópticas:

1. Climatológicas

2. Agrícolas

3. Aeronáuticas

4. Satelitales

5. Especiales

De acuerdo a la magnitud de las observaciones:

1. Principal

2. Ordinaria

3. Auxiliares o adicionales

Según el lugar de observación:

1. Terrestres

2. Aéreas

3. Marítimas

- Estación pluviométrica: es la estaciónmeteorológica encargada de medir la lluvia, muchas veces se encuentra dentro de una estación meteorológica mayor. Estas estaciones se mantienen a menudo por las autoridades encargadas del agua, tiene un pluviómetro o recipiente que permite medir la cantidad de lluvia caída entre dos mediciones realizadas consecutivas.

- Estación pluviográfica: es cuando la estación meteorológica puede realizar de forma continua y mecánica un registro de las precipitaciones, por lo que nos permite conocer la cantidad, intensidad, duración y período en que ha ocurrido la lluvia.

- Estación climatológica principal: es aquella estación meteorológica que esta provista para realizar observaciones del tiempo atmosférico actual, cantidad, visibilidad, precipitaciones, temperatura del aire, humedad, viento, radiación solar, evaporación y otros fenómenos especiales. Normalmente se realizan unas tres mediciones diarias.

- Estación climatológica ordinaria: esta estacionmeteorologica tiene que estar provista obligatoriamente de psicrómetro, de un pluviómetro y un pluviográfo, para así poder medir la precipitaciones y la temperatura de manera instantánea.

- Estación sinóptica principal: este tipo de estacionmeteorologica realiza observaciones de los principales elementos meteorológicos en horas convenidad internacionalmente. Los datos se toman horariamente y corresponden a nubosidad, dirección y velocidad de los vientos, presión

atmosférica, temperatura del aire, tipo y altura de las nubes, visibilidad, fenómenos especiales, características de humedad, precitaciones, temperaturas extremas, capa significativas de las nubes, recorrido del viento y secuencia de los fenómenos atmosféricos. Esta información se codifica y se intercambia a través de los centros mundiales con el fin de alimentar los modelos globales y locales de pronostico y para el servicio de la aviación.

- Estación sinóptica suplementaria: al igual que en la estación meteorológica anterior, las observaciones se realizan a horas convenidas internacionalmente y los datos corresponden comúnmente a la visibilidad, fenómenos especiales, tiempo atmosférico, nubosidad, estado del suelo, precipitaciones, temperatura y humedad del aire, viento.

- Estación agrometeorológica: en esta estacionmeteorologica se realizan mediciones y observaciones meteorológicas y biológicas, incluyendo fenológicas y otro tipo de observaciones que puedan ayudar a la determinación de las relaciones entre el tiempo y el clima, por una parte y la vida de las plantas y los animales, por la otra. Incluye el mismo programa de observaciones de la estación estación climatológica principal, más registros de temperatura a varias profundidades (hasta un metro) y en la capa cercana al suelo (0, 10 y 20 cm sobre el suelo).

Principales instrumentos de medición, entre

los que se encuentran los siguientes:

Anemómetro (mide la velocidad

del viento)

Veleta (señala la dirección del viento)

Barómetro (mide la presión atmosférica)

Higrómetro (mide la humedad)

Piranómetro (mide la radiación solar).

Pluviómetro (mide el agua caída)

Termómetro (mide la temperatura)

Guía de Instrumentos en una Estación Meteorológica

Medición de la Temperatura

Definición

La OMM (1992) define la temperatura como la magnitud física que caracteriza el movimiento aleatorio medio de las moléculas en un cuerpo físico. La temperatura describe un estado y es en ese modo una variable un poco inusual, dado que no puede ser directamente derivada de variables tangibles tales como masa o longitud. En general, la temperatura de un gas es directamente proporcional al promedio de energía cinética de sus moléculas.

Unidades

La temperatura termodinámica (T), expresada en kelvin (K), también conocida como “temperatura kelvin”, es la temperatura básica. En meteorología se utiliza casi siempre la temperatura (t) en grados Celsius (o “temperatura Celsius”), definida por la ecuación:

t/°C = T/K – 273,15

Instrumentos

Instrumentos manuales: Se recomienda utilizar termómetros de máxima y mínima marca Lambrecht modelo 1052 o Nova Lynx modelo 210-4420 con divisiones cada 0.5

grados, dada su garantía de por vida y que cumplen con las especificaciones de la OMM. Además del termo-higrómetro de Nova Lynx modelo 225-930 para las mediciones diarias a las 7 am. El termómetro de máxima funciona con mercurio que tiene un estrechamiento cerca del bulbo o depósito. Cuando la temperatura sube, la dilatación de todo el mercurio del bulbo vence la resistencia opuesta por el estrechamiento, mientras que cuando la temperatura baja, la masa de mercurio se contrae, la columna se rompe por el estrechamiento y su extremo libre queda marcada la temperatura máxima. La escala tiene una división de 0,5 ºC y el alcance de -31.5 a 51.5 ºC. El termómetro de mínima está compuesto de líquido orgánico (alcohol) y posee un indicador coloreado en su interior. El bulbo tiene en general forma de horquilla (para aumentar la superficie de contacto del elemento sensible). Cuando la temperatura baja, el líquido arrastra el indicador porque no puede atravesar el menisco y se ve forzado a seguir su recorrido de retroceso. Cuando la temperatura sube, el líquido pasa fácilmente entre la pared del tubo y el indicador dejando la marca de la temperatura más baja por el extremo más alejado del bulbo. La escala está dividida cada 0,5ºC y su amplitud va desde -44,5 a 40,5ºC.

Instrumentos automáticos: Como sensor de temperatura para conectar al datalogger se recomienda utilizar el modelo HMP45C-L de Vaisala, dicho sensor también mide humedad del aire. Este sensor cumple con las reglas de exactitud dictadas por la OMM.

Termómetro de máxima (arriba) y mínima(abajo)

Termómetros seco y húmedo

Procedimientos

a. Procedimientos de medición

Muestreo manual: Para medir la temperatura máxima se observa en el termómetro la marca dejada por el mercurio y se anota el valor en la hoja de datos que se encuentra en el mismo, luego hay que tomar el termómetro y sacarlo de la garita donde se mantiene y agitarlo tomándolo por el extremo opuesto al bulbo para hacer que el mercurio baje y se registre la temperatura del día siguiente, después se coloca de nuevo dentro de la garita en el soporte. El de mínima igual se observa la marca dejada anotando en la hoja el valor del lado derecho de la marca, luego se saca del soporte girándolo que la herradura quede hacia arriba para devolver el alcohol al bulbo, en determinado caso se puede envolver sin hacer presión la herradura con la mano para calentarlo un poco, luego se coloca de nuevo en el soporte, algo muy importante es conocer que este termómetro no se sacude como el de máxima. Seguido se toma la lectura de la temperatura actual desde el termohigrómetro y se anota. Esta medición se realiza todos los días en punto a las 7 am. Inmediatamente después de este proceso el dato es digitado en al archivo Excel de registro de datos manuales en la computadora de la estación meteorológica, en todas las mediciones manuales se registra la hora (siendo o no las 7 am.) esto con el fin de validad luego contra los datos automáticos de la misma estación contra un juego de datos de otro proveedor.

Muestreo automático: Se registran los promedios de temperatura cada 30 minutos debido a la solicitud de los investigadores y diario cortando a las 7:00 am. Estos promedios se derivan de las mediciones que el datalogger realiza cada 10 segundos. También se almacena la temperatura máxima y mínima y la hora correspondiente que se dieron estas medidas, durante un periodo de 24 horas cortando a las 7:00 am.

b. Procedimientos de mantenimiento y calibración

Mantenimiento: El HMP45C-L de Vaisala requiere mínimo mantenimiento. Al menos una vez por mes se debe de revisar la cubierta protectora de radiación para evitar que se obstruya o se ensucie demasiado. Respecto los termómetros de máxima y mínima no requieren mayor mantenimiento y tienen garantía de por vida siempre y cuando no se quiebren.

Calibración: El sensor de temperatura y humedad HMP45C-L de Vaisala debe ser enviado cada año al distribuidor de Campbell para calibración. Los termómetros marca Lambrecht o Nova Lynx no requieren calibración.

Condiciones de emplazamiento

a. Condiciones específicas por instrumento: Los sensores para medir temperatura según el OMM se deben situar entre 1.25 y 2.00 metros de altura por encima del nivel del suelo, la ubicación más usual es de 1.5 metros. El sensor que se utiliza puede ser afectado perceptiblemente por la luz del sol, la radiación y fenómenos tales como precipitación, rocío, helada y viento, por esta razón, se debe de proteger dentro de un

protector de radiación los automáticos o dentro de una garita los termómetros de temperaturas extremas deben además colocarse en un soporte con un ángulo de 2° con respecto al horizonte más bajo el bulbo que el tubo con el fin que la gravedad ayude a recoger el elemento en el bulbo.

b. Condiciones de los alrededores del sitio: El mejor lugar para realizar las mediciones es por encima del nivel del suelo sin árboles o edificios cercanos. El terreno sobre el cual se están realizando las medidas debe estar cubierto con hierba corta.

Medición de la Humedad

Definición

La humedad atmosférica y con frecuencia también su registro continuo es un parámetro importante en la mayoría de los ámbitos de las actividades meteorológicas; pero para la medición de la humedad en la superficie o cerca de ella existen varios métodos utilizados para expresar las diferentes magnitudes, pero nosotros nos vamos a centrar solo en la humedad relativa.

Humedad relativa: es la humedad que contiene una masa de aire, en relación con la máxima humedad absoluta que podría admitir sin producirse condensación, conservando las mismas condiciones de temperatura y presión atmosférica. Esta es la forma más habitual de expresar la humedad ambiental (la cantidad de vapor de agua presente en el aire). La OMM la define como: “la razón expresada en porcentaje, entre la presión de vapor observada y la tensión del vapor saturante con respecto al agua a la misma temperatura y presión”.

Unidades

La unidad estándar válida para el Sistema Internacional es el porcentaje %.

Instrumentos

Instrumentos manuales: Se utiliza el termo-higrómetro modelo 225-930 de Nova Lynx el cual posee todas las características requeridas por la OMM.

Instrumentos automáticos: Como sensor de humedad para conectar al datalogger Campbell, se recomienda utilizar el modelo HMP45C-L de Vaisala, dicho sensor mide temperatura y humedad del aire. Este sensor cumple con las reglas de exactitud dictadas por la OMM.

Modelo HMP45C-L de Vaisala

Procedimientos

a. Procedimientos de medición

Muestreo manual: La humedad relativa se registra diariamente a las 7 am. registrando la lectura del termo-higrómetro en la hoja de datos, para luego hacer la digitación en el Excel de datos manuales en la computadora de la estación meteorológica, en todas las mediciones manuales se registra la hora esto con el fin de validad luego contra los datos

automáticos de la misma estación contra un juego de datos de otro proveedor.

Muestreo automático: solo se debe configurar el datalogger para que registre la humedad relativa actual cada 30 y la humedad promedio diaria tomando como hora corte las 7 de la mañana. Todas estas mediciones se basan en los registros llevadas a cabo cada 10 segundos por el sensor y el datalogger.

b. Procedimientos de mantenimiento y calibración

Mantenimiento: El HMP45C-L de Vaisala requiere mínimo mantenimiento. Al menos una vez por mes se debe de revisar la cubierta protectora de radiación para evitar que se obstruya o se ensucie demasiado. El Nova Lynx 225-930 no requiere mantenimiento.

Calibración: El sensor automático debe ser enviado cada año al distribuidor de Campbell para calibración.

Condiciones de emplazamiento

a. Condiciones específicas por instrumento: El sensor para los datos automáticos al estar integrado con el sensor de temperatura comparte con este las mismas condiciones de emplazamiento, según la OMM, se deben situar entre 1.25 y 2.00 metros de altura por encima 30 del nivel del suelo, la ubicación más usual es de 1.5 metros. El sensor que se utiliza puede ser afectado perceptiblemente por la luz del sol, la radiación y fenómenos tales como precipitación, rocío, helada y viento, por esta razón, se debe de proteger dentro de un protector de radiación. El otro sensor manual debe compartir las características de altura y protección igual

que el sensor automático nada más que este debe estar ubicado dentro de la garita.

b. Condiciones de los alrededores del sitio: El mejor lugar para realizar las mediciones es por encima del nivel del suelo sin árboles o edificios cercanos. El terreno sobre el cual se están realizando las medidas debe estar cubierto con hierba corta.

Medición de la Presión Atmosférica

Definición

La presión atmosférica sobre una superficie dada es la fuerza por unidad de área que ejerce sobre dicha superficie el peso de la atmósfera que está encima. La presión es, pues, igual al peso de una columna vertical de aire —que llega hasta el límite exterior de la atmósfera— sobre una proyección horizontal de la superficie.

Unidades

La unidad estándar válida para el Sistema Internacional es el pascal (Pa) que es equivalente a un newton por metro cuadrado. Es importante mencionar que muchos de los barómetros vienen graduados en milibares, un milibar es equivalente a cien pascales lo que es lo mismo un hectopascal. Para mayor facilidad se recomienda utilizar como unidad de medida milibares. Algunos otro barómetros que deberían estar graduados en milibares utilizan milímetros o pulgadas de mercurio que se expresan (mm Hg)n y (in Hg)n respectivamente, para estos casos especiales se utilizan los siguientes factores de conversión:

- 1 hPa = 0.750062 (mm Hg)n

- 1 (mm Hg)n = 1.333224 hPa

- 1 hPa = 0.029530 (in Hg)n

- 1 (in Hg)n = 33.8639 hPa

- 1 (mm Hg)n = 0.03937008 (in Hg)n

Instrumentos

Instrumentos manuales: Se utiliza el barómetro modelo 225-930 de Nova Lynx el cual se acerca a las características requeridas por la OMM aunque tiene un margen de error un poco más amplio pero bastante aceptable.

Instrumentos automáticos: Se recomienda utilizar el modelo C105 o C106 de Vaisala, este último con un margen de error más reducido que cumple con las reglas de exactitud dictadas por la OMM.

Barómetro

Procedimientos

a. Procedimientos de medición

Muestreo manual: La presión atmosférica se registra diariamente a las 7 am, registrando la lectura del barómetro en la hoja de datos,

para luego hacer la digitación en el Excel de datos manuales en la computadora de la estación meteorológica.

Muestreo automático: solo se debe configurar el datalogger para que registre los valores de presión atmosférica cada 30 minutos y diaria (con la respectiva hora en que se dio la medición) tomando como hora corte las 7 de la mañana.

b. Procedimientos de mantenimiento y calibración

Mantenimiento: El sensor de Vaisala no tiene partes ajustables, solo se debe mantener en un lugar seco. El Nova Lynx tampoco requiere mantenimiento.

Calibración: El sensor de Vaisala debe ser enviado cada año al distribuidor de Campbell para calibración.

Condiciones de emplazamiento

a. Condiciones específicas por instrumento: El sensor para los datos automáticos precisa de una atmosfera limpia y seca que no contenga sustancias corrosivas y lejos de fuentes electromagnéticas se recomienda instalarlo dentro de la misma caja a prueba de humedad donde se instala el datalogger comúnmente entre 1.25 y 2.00 metros de altura por encima del nivel del suelo. El otro sensor manual debe compartir las características de altura y protección dadas por la garita donde se encuentran los otros sensores manuales.

b. Condiciones de los alrededores del sitio: El mejor lugar para realizar las mediciones es por encima del nivel del suelo sin árboles o edificios cercanos.

Medición del Viento

Definición

La velocidad del viento es una magnitud vectorial tridimensional que experimenta fluctuaciones aleatorias de pequeña escala en el espacio y en el tiempo, que se superponen a un flujo organizado de mayor escala.

Unidades

Las unidades reconocidas por el Sistema Internacional son:

velocidad del viento: m/s dirección del viento: grados ráfaga del viento: m/s

En la meteorología operacional y en particular en la meteorología de la aviación, usualmente se utiliza el nudo para determinar la velocidad y la velocidad de la ráfaga (se abrevia kts).

1 nudo = 1 milla náutica por hora = 1852 m / 3600 s = 0.514444 m/s.

Instrumentos

Instrumentos automáticos: Para condiciones bastante ventosas se debe contar con sensor bastante robusto, por tal motivo se recomienda utilizar el modelo 05103 de R.M. Young ofrecido en el catalogo de Campbell.

Modelo 05103 de R.M. Young

Procedimientos

a. Procedimientos de medición: La OET solo realiza el Muestreo automático para el elemento viento, como procedimiento de medición solo se debe configurar el datalogger para que registre los promedios de velocidad, dirección y velocidad vectorial del viento, así como la máxima ráfaga con la hora en que ocurrió cada 30 minutos y la máxima ráfaga a diaria (con la respectiva hora en que se dio la medición) tomando como hora corte las 7 de la mañana. Todas estas mediciones se basan en los registros llevadas a cabo cada 10 segundos por el sensor.

b. Procedimientos de mantenimiento y calibración: En los sensores de viento R.M. Young se recomienda hacer una inspección visual al menos una vez al mes, para verificar el estado del aparato y que tan libre gira sobre su propio eje y que tan libre gira la hélice. Remplace los engranajes cuando empiece a escuchar sonidos o estos no giren libremente. Se recomienda enviarlo al distribuidor de Campbell al menos cada 2 años para una verificación y calibración completa.

Condiciones de emplazamiento

a. Condiciones específicas por instrumento: La altura estándar de los anemómetros utilizados sobre un terreno llano y abierto es de 10 metros.

b. Condiciones de los alrededores del sitio: Se denomina terreno abierto a una zona donde la distancia entre el anemómetro y cualquier obstáculo es al menos 10 veces superior a la altura del obstáculo, es muy importante tratar de encontrar un emplazamiento óptimo para que el viento sea representativo para el lugar. Cuando no se puede encontrar una exposición estándar el anemómetro puede instalarse a una altura tal que sus mediciones se vean afectadas lo menos posibles por los obstáculos locales y describan lo que pudiese ser el viento sino hubiese obstáculos a 10 m. pero en general no se ha determinado una regla que funcione para estos casos.

Medición de la Precipitación

Definición

La precipitación se define como el producto líquido o sólido de la condensación del vapor de agua que cae de las nubes o del aire y se deposita en el suelo. Dicho término comprende la lluvia, el granizo, la nieve, el rocío, la cencellada blanca, la escarcha y la precipitación de la niebla. La cantidad total de precipitación que llega al suelo en determinado período se expresa en términos de profundidad vertical de agua (o equivalente en agua en el caso de formas sólidas) que cubriría una proyección horizontal de la superficie de la Tierra. La caída de nieve o nevada se expresa también como el espesor de nieve reciente que cubre una superficie horizontal plana

Unidades

La unidad de precipitación es la profundidad lineal, normalmente en milímetros

(volumen/área) o en kg m-2 (masa/área) para la precipitación líquida.

Instrumentos

Instrumentos manuales: El pluviómetro es el instrumento más frecuentemente utilizado para medir la precipitación. Generalmente se usa un cilindro cuya boca receptora tiene un área de 200 centímetros cuadrados, que se transforma en un embudo y ocupa aproximadamente la mitad del cilindro. El agua recogida va a través del embudo hasta un recipiente colocado directamente en la boca estrecha del embudo llamada colector, esto recipiente para evitar la evaporación por calentamiento, está aislada del cilindro exterior. El pluviómetro utilizado puede ser provisto por el IMN, también se puede utilizar el modelo 260-2520 Forestry de Nova Lynx o construir alguno con las características descritas anteriormente de alguna material que no se oxide.

Instrumentos automáticos: Para cumplir con las reglas de exactitud dictadas por la OMM y manejar un sensor de alta calidad se recomienda utilizar el sensor de precipitación TE525MM Texas Electronics 24.5 cm o el TB-4 de Hidrological Services.

Modelo 260-2520 Forestry de Nova Lynx

Procedimientos

a. Procedimientos de medición

Muestreo manual: Para medir la precipitación se abre el pluviómetro manual y se saca el recipiente que capta el agua y se vierte en una probeta de vidrio o de plástico graduado con una escala de décimas de milímetros, las rayitas largas que definen los milímetros y las cortas definen décimas de milímetro, luego se anota en la hoja la cantidad de agua, luego se digita los datos en la hoja Excel en la computadora de la estación meteorológica. Esta medición se realiza todos los días en punto a las 7 am. En todas las mediciones manuales se registra la hora (siendo o no las 7 am.) esto con el fin de validad luego contra los datos automáticos de la misma estación contra un juego de datos de otro proveedor.

Muestreo automático: Se registran los totales de precipitación diarios y cada 30 minutos cortando a las 7:00 am., acumulando toda la lluvia que cae durante el día.

b. Procedimientos de mantenimiento y calibración

Mantenimiento: En lo que corresponde tanto al pluviómetro manual como el automático TE525MM o TB-4 no se requiere mayor mantenimiento solo limpieza al menos una vez por semana para asegurarse que no haya suciedad, ni insectos que afecten el mecanismo utilizado para medir la cantidad de agua.

Calibración: El pluviómetro manual no requiere ningún tipo de calibración. Con el sensor automático al menos una vez al año se debe verter una cantidad de agua

específicamente medida dentro del pluviómetro con la idea de ver cuanta cantidad el registra el aparato dependiendo de esto se ajusta el sistema con 44 un desatornillador, se debe buscar el procedimiento completo en el manual de fabrica del aparato. Cabe mencionar que la cantidad de agua que registre el pluviómetro va a depender del área de la boca del mismo.

Condiciones de emplazamiento

a. Condiciones específicas por instrumento: Se debe ubicar el sensor en un lugar plano libre de obstáculos. La boca del sensor se debe de mantener a 1.5 metros sobre el suelo.

b. Condiciones de los alrededores del sitio: La distancia del aparato de medición a los obstáculos próximos (árboles, paredes, edificios, etc.) debe ser por lo menos dos veces y preferiblemente cuatro veces la altura del obstáculo sobre el plano del borde superior del pluviómetro.

Medición de la Radiación

Definición

La energía solar es la energía electromagnética emitida por el Sol. La radiación solar que incide en el límite superior de la atmósfera terrestre se denomina radiación solar extraterrestre; el 97 por ciento de ella se encuentra confinado en el intervalo espectral comprendido entre 290 y 3 000 nm y se denomina radiación solar (en ocasiones, radiación de onda corta). Una parte de la radiación solar extraterrestre penetra a través de la atmósfera y llega a la superficie terrestre, mientras que otra parte

se dispersa y/o es absorbida en la atmósfera por las moléculas gaseosas, las partículas de aerosoles, y las gotas de agua y cristales de hielo presentes en ella.

La radiación terrestre es la energía electromagnética de onda larga emitida por la superficie de la Tierra y por los gases, aerosoles y nubes de la atmósfera; es también absorbida parcialmente en la atmósfera. Para una temperatura de 300 K, un 99,99 por ciento de la energía de la radiación terrestre tiene una longitud de onda superior a 3 000 nm, y en torno a un 99 por ciento, superior a 5 000 nm. A temperaturas inferiores, el espectro se desplaza hacia longitudes de onda mayores.

Unidades

La magnitud que mide la radiación solar que llega a la Tierra es la irradiancia, esta mide la energía que por unidad de tiempo y área alcanza a la Tierra. Su unidad es el W/m² (vatio por metro cuadrado). Para el total del flujo de radiación se utiliza MJ/m² (mega julios por metro cuadrado).

Instrumentos

MEDICIÓN DE LA RADIACIÓN SOLAR DIRECTA Para medir la radiación solar directa se utilizan pirheliómetros, cuyas superficies receptoras están dispuestas de modo que

sean perpendiculares a la dirección del Sol. Haciendo uso de las aperturas, se mide solo la radiación procedente del Sol y de un estrecho anillo celeste; este último componente se denomina en ocasiones radiación circunsolar o radiación de la aureola. Los instrumentos modernos interceptan esta región en un semiángulo de unos 2,5° en ciertos modelos, y de aproximadamente 5° a partir del centro del disco solar (que se corresponden, respectivamente, con 6·10–3 y 2,4·10–2 sr). El pirheliómetro deberá estar instalado de modo que permita un ajuste rápido y gradual de los ángulos acimutales y de elevación. Generalmente, el instrumento está dotado de un visor en el que un pequeño punto de luz o una imagen del Sol coincide con una marca que indica el centro del objetivo cuando la superficie receptora es exactamente perpendicular al haz solar directo. Para realizar registros continuos, se aconseja utilizar un equipo de seguimiento automático del Sol (seguidor solar).

Pirheliómetro

MEDICIÓN DE LA RADIACIÓN CELESTE GLOBAL Y DIFUSA La radiación global se define como la radiación solar recibida desde un ángulo sólido de 2π sr sobre una superficie horizontal e incluye la radiación recibida directamente del ángulo sólido del disco solar, así como la radiación celeste difusa dispersada al atravesar la atmósfera. El instrumento necesario para medir la radiación solar procedente de un ángulo sólido de 2π sr sobre una superficie plana y en el intervalo espectral de 300 a 3 000 nm es el piranómetro. El piranómetro se utiliza a veces para medir la radiación solar en superficies inclinadas con respecto a la

horizontal, y en posición invertida para medir la radiación global reflejada. Al medir el componente celeste difuso de la radiación solar, el componente solar directo es filtrado en el piranómetro mediante un dispositivo de sombra.

Piranómetro

MEDICIÓN DE LA RADIACIÓN TOTAL Y DE ONDA LARGA La medición de la radiación total abarca tanto las longitudes de onda cortas de origen solar (entre 300 y 3 000 nm) como las longitudes de onda más largas de origen terrestre y atmosférico (entre 3 000 y 100 000 nm). Los instrumentos utilizados para este fin son los pirradiómetros, que sirven para medir las componentes ascendente o descendente del flujo de la radiación y que, utilizados en parejas, permiten medir las diferencias entre ambas componentes, que representan la radiación neta. Los pirradiómetros de un solo sensor, con una superficie activa en cada cara, se utilizan también para medir la radiación neta. Los sensores de los pirradiómetros deben tener una sensibilidad constante en todo el rango de longitudes de onda comprendidas entre 300 y 100 000 nm.

Pirradiómetro

Condiciones de emplazamiento

a. Condiciones específicas por instrumento: Se debe ubicar el sensor en un lugar plano libre de obstáculos, en la parte alta de la estación comúnmente a 3 m. pero si se requiere se puede colocar a mas altura. El sensor se debe colocar en un brazo totalmente nivelado, este brazo ya sea que se encuentro unido a una torre o un trípode se debe de colocar en dirección norte – sur.

b. Condiciones de los alrededores del sitio: El lugar donde se coloque debe estar lejos de paredes techos u otros objetos brillantes que reflejen la luz del sol. Si es posible que no haya ningún tipo de obstrucción sobre el plano del sensor mayor a 5° de inclinación, particularmente dentro del azimut (ángulo en el horizonte en relación a un punto cardinal donde nace o se oculta una estrella).

Medición de la Evaporación

Definición

Evaporación (real): Cantidad de agua que se evapora de una superficie de agua libre o del terreno. Transpiración: proceso por el cual el agua de la vegetación pasa a la atmósfera en forma de vapor.

Evapotranspiración real (o evapotranspiración efectiva): cantidad de agua evaporada del suelo y de las plantas cuando el terreno se encuentra con su contenido natural de humedad.

Evaporación potencial (o evaporatividad): Cantidad de vapor de agua que puede ser emitida por una superficie de agua pura, por

unidad de superficie y por unidad de tiempo, en las condiciones existentes.

Evapotranspiración potencial: Cantidad máxima de agua que puede evaporarse en un clima dado por una cubierta vegetal continua bien dotada de agua. Incluye la evaporación del suelo y la transpiración por la vegetación en un intervalo de tiempo dado y en una región determinada.

Unidades

La tasa de evaporación se define como la cantidad de agua que se evapora de una unidad de superficie por unidad de tiempo. Puede expresarse como la masa o el volumen de agua líquida que se evapora de esta forma. Habitualmente, se trata de la altura del agua líquida que vuelve a la atmósfera por unidad de tiempo, evaporándose desde toda la superficie que se examina. La unidad de tiempo es normalmente el día, y la cantidad de evaporación debería expresarse en milímetros. Según el tipo de instrumento, la resolución de las medidas varía generalmente de 0,1 a 0,01 mm.

Instrumentos

ATMÓMETROS

Un atmómetro es un instrumento que mide la pérdida de agua de una superficie porosa mojada. Las superficies mojadas están constituidas o bien por esferas, cilindros o láminas de cerámica porosa, o bien por discos de papel de filtro, todos saturados de agua. En el caso del atmómetro de Livingstone, el elemento evaporante es una esfera de aproximadamente 5 cm de diámetro, conectada con un depósito de agua mediante un tubo de vidrio o de metal;

la presión atmosférica que se ejerce sobre la superficie de agua contenida en el depósito mantiene la esfera saturada. El atmómetro de Bellani consiste en un disco de porcelana porosa sujeto en la parte alta por un embudo de cerámica barnizada, donde llega agua procedente de una probeta graduada que sirve a la vez de depósito y de dispositivo de medición. En cuanto al evaporímetro de Piche, su elemento evaporante es un disco de papel de filtro unido a la parte baja de un tubo graduado e invertido, cerrado por un extremo, que contiene agua destinada a humidificar el disco de papel; las medidas sucesivas del volumen de agua que queda en el tubo indican la cantidad de agua perdida por evaporación en un momento dado.

Mediciones realizadas mediante atmómetros

Aunque a menudo se considera que los atmómetros proporcionan una medida relativa de la evaporación de la superficie de las plantas, las indicaciones de los atmómetros no tienen en realidad una relación con la evaporación efectiva de las superficies naturales. Las lecturas de evaporímetros de Piche, con una exposición a la sombra cuidadosamente uniformizada, se han utilizado con cierto éxito para calcular el factor aerodinámico, multiplicación de una función del viento y el déficit de tensión de saturación del vapor, necesario para estimar la evaporación mediante, por ejemplo, el método de combinación de Penman, tras obtener correlaciones locales entre ellas.

Atmómetro

EVAPORÍMETRO RUSO DE CUBETA GGI-3000

De forma cilíndrica, con un fondo cónico, el evaporímetro ruso de cubeta GGI-3000 tiene una superficie de 3 000 cm2 y una profundidad de 60 cm. Se lo entierra dejando su borde a 7,5 cm por encima de la superficie del suelo. En el centro de la cubeta se encuentra un índice en forma de tubo metálico sobre el que se instala una probeta volumétrica para llevar a cabo las observaciones de la evaporación. La probeta está equipada con una válvula que se abre hasta que el agua que contiene esté al mismo nivel que el agua del tanque. Se cierra entonces la válvula y se mide con precisión el volumen de agua que contiene la probeta. Conociendo la dimensión de la probeta, se determina entonces la altura de agua por encima del índice del tubo metálico a partir de ese volumen. Una aguja unida al tubo metálico que actúa de índice muestra la altura a la cual se debería ajustar el nivel de agua de la probeta. Este nivel no debería descender a más de 5 mm por debajo del índice, ni elevarse a más de 10 mm por encima de la punta de la aguja. Habitualmente se instala a un lado de la cubeta GGI-3000 un pluviómetro GGI-3000 cuyo colector tiene una superficie de 3 000 cm2 .

Medición realizada mediante cubetas y tanques de evaporación

La tasa de evaporación a partir de una cubeta o de un tanque se obtiene midiendo la variación del nivel de su superficie de agua libre. Esto puede hacerse mediante los dispositivos descritos anteriormente en el caso de las cubetas de clase A y de las cubetas GGI-3000.

Mantenimiento de las cubetas y de los tanques de evaporación

Debería llevarse a cabo al menos una vez por mes una inspección, prestando especial atención a la detección de las pérdidas por goteo. Habría que limpiar la cubeta tantas veces como sea necesario para evitar la acumulación de desperdicios, el depósito de sedimentos, así como la formación de espuma y de películas de aceite. Se recomienda verter en el agua de la cubeta una pequeña cantidad de sulfato de cobre o de cualquier otro producto que pueda limitar el crecimiento de algas.

Evaporímetro

EVAPOTRANSPIRÓMETROS (LISÍMETROS)

En general, un lisímetro consiste en un recipiente interior lleno de una muestra de suelo, y con paredes de retención, o en un recipiente exterior, así como en dispositivos especiales que permiten medir la percolación o las variaciones del contenido en agua del suelo.

Mediciones realizadas mediante lisímetros

En cuanto a los lisímetros, la tasa de evapotranspiración puede estimarse mediante la ecuación general del balance hídrico aplicada a sus recipientes. La evapotranspiración es igual a la precipitación/irrigación, menos la percolación menos la variación del almacenamiento de agua.

Por consiguiente, los programas de observación realizados en parcelas en las que están instalados lisímetros incluyen observaciones de la precipitación, de la irrigación, de la percolación y de la variación del almacenamiento de agua en el suelo.

Mantenimiento de los lisímetros

Se deben tomar ciertas medidas para preservar la representatividad de la capa vegetal que se halla dentro de los lisímetros. Todas las actividades agrícolas o de otro tipo (siembra, fertilización, siega, etc.) deberían realizarse de la misma forma y en el mismo momento en el recipiente y en la zona circundante. Para evitar los errores debidos a anomalías de las precipitaciones, habría que mantener las plantas que se encuentran cerca o dentro del recipiente en posición vertical, y hacer lo necesario para que las hojas y los tallos rotos no vuelvan a caerse en la superficie del lisímetro.