agm620 – instrumental meteorologico-precipitacion

Agm620 – Instrumental meteorologico-PrecipitacionAgm620 – Instrumental meteorologico-Precipitacion

Precipitación• La utilización del pluviómetro enterrado reduce la pérdida de

precipitación líquida debida a la deformación del campo de viento;• Las pérdidas de evaporación pueden reducirse poniendo aceite en

el receptor o dándole un diseño al pluviómetro de modo que: a) sólo quede expuesta una pequeña superficie de agua; b) su ventilación se reduzca al mínimo: y c) la temperatura interna del pluviómetro se mantenga lo más

baja posible.


Precipitación• Las pérdidas por mojadura de las paredes interiores pueden

reducirse utilizando una superficie muy lisa en las paredes interiores del pluviómetro de modo que el agua no se adhiera a ellas.

• Se puede lograr una reducción de las pérdidas por mojadura y evaporación mediante el uso de pluviómetros cuyas paredes sean de sección cónica desde la parte cilíndrica del colector hasta el embudo cónico, de modo que se suprima la habitual junta entre ellos.

• Las superficies internas no deben pintarse nunca ya que más tarde aparecerán grietas que causarán más pérdidas por mojadura.

• La aplicación de una capa de esmalte al horno sobre la superficie de un pluviómetro de acero da resultados satisfactorios.

• Las superficies externas pueden pintarse de blanco para reducir las pérdidas por evaporación.


PrecipitaciónEmplazamiento del pluviómetro• El pluviómetro se debe fijar bien en alguna base, ya sea inferior o

lateral. Si es lateral, la superficie recolectora debe quedar unos 10 cm sobre el extremo de la base o poste, y ese extremo debe tener un corte de 45°; la cara de la parte alta es para unir el pluviómetro.

• Mantenimiento; este es mínimo, pues el pluviómetro no tiene ningún mecanismo complicado. Las probetas o las reglillas deben estar a la sombra.

• El emplazamiento de las estaciones pluviométricas en la zona de interés reviste gran importancia porque el número de pluviómetros y su ubicación determinan la precisión con que las medidas representan la cantidad real de precipitación que ha caído en la zona.


PrecipitaciónEmplazamiento del pluviómetro• Al elegir el emplazamiento de un pluviómetro se debe tener en

cuenta la deformación sistemática del campo de viento por encima de la boca del pluviómetro, así como los efectos que el lugar mismo ejerce en la trayectoria del aire.

• Los efectos del campo de viento se pueden reducir eligiendo un lugar abrigado, pero no tanto que los perfiles circundantes interfieran demasiado y causen una reducción de la precipitación captada.

• Los efectos ejercidos sobre el propio lugar de ubicación pueden motivar excesos o deficiencias locales de la precipitación caída.


PrecipitaciónEmplazamiento del pluviómetro• En general, la proximidad de cualquier objeto respecto del

pluviómetro no deberá ser inferior al doble de la distancia de su altura por encima de la boca del pluviómetro.

• Para cada lugar deberá estimarse el ángulo vertical medio de los obstáculos y deberá también hacerse un plano de la ubicación.

• Se deben evitar las laderas o las terrazas de los edificios. • La superficie que rodea al pluviómetro puede estar cubierta de

hierba corta, grava o guijarros, pero en todos los casos se han de evitar las superficies duras y llanas como las de hormigón para impedir las excesivas salpicaduras en el interior del pluviómetro.

• Los mejores emplazamientos suelen ser con frecuencia los claros de los bosques o de los huertos, entre los árboles, matorrales o arbustos, o en otros sitios en donde haya obstáculos que actúen como eficaces barreras contra el viento en todas direcciones.


PrecipitaciónMétodos de medida.1. Midiendo la altura del agua en el vaso recolector.2. Midiendo el contenido volumétrico de la cantidad

de agua recolectada.3. Pesando el contenido del área del vaso

recolector.


PrecipitaciónMétodos de medida.1. Midiendo la altura del agua en el vaso recolector.

• la lectura real de la precipitación se obtiene dividiendo la lectura entre 10, ya que la proporción de áreas entre el área de medición y el área de recolección es 1:10. Por ejemplo si mediante la regla se lee 86 mm de altura, la precipitación será de 8.6 mm.

• Las varillas graduadas deben ser de madera de cedro o de otro material adecuado que no absorba demasiada agua y sólo posea un escaso efecto capilar.

• Las varillas de madera no resultan adecuadas si se ha añadido aceite al colector para suprimir la evaporación; en este caso se deben utilizar varillas de metal o de otros materiales de los que pueda quitarse fácilmente el aceite.


PrecipitaciónMétodos de medida.2. Midiendo el contenido volumétrico de la cantidad de agua

recolectada.• Para medir la precipitación captada en un pluviómetro

ordinario habitualmente se utilizan dos tipos de aparatos: una probeta y una varilla graduada. La probeta debe ser de vidrio o plástico transparente con un coeficiente de expansión térmica adecuado y estar claramente marcada para indicar el tamaño o tipo de pluviómetro con el que se utilice.

• Su diámetro debe ser inferior al 33 por ciento del diámetro del pluviómetro; cuanto menor sea el diámetro relativo, mayor será la precisión de la medida.



recolectada.• Las graduaciones deben estar grabadas con trazo fino; en

general, deben ser marcas con intervalos de 0.2 mm y líneas claramente grabadas que correspondan al milímetro entero.

• Es conveniente marcar la línea que corresponde a 0.1 mm. • El error máximo de las graduaciones no debe exceder de ±

0.05 mm para la graduación de 2 mm ó más, y de ±0.02 mm por debajo de dicha Marca.

• Para medir pequeñas cantidades de precipitación con la precisión adecuada, el diámetro interior de la probeta deberá ir disminuyendo hacia la base.



recolectada.• En todas las medidas, el fondo del menisco de agua debe

definir el nivel del agua y la probeta debe mantenerse en posición vertical durante la lectura para evitar errores de paralaje.

• La repetición de las líneas principales de graduación en la cara posterior del vidrio ayudan también a reducir estos errores.



recolectada.• Opcionalmente puede vertir el contenido del vaso recolector

en una probeta graduada en mililitros, considerando que 1 ml = 1 cm3, divida el volumen entre el área y así se obtiene directamente la lamina precipitada.

Ejemplo:• Para un pluviómetro con un diámetro de 22.5 cm, se tiene:A=3.14159265*(22.5/2)² = 3.14159265*126.5625= 397.69782 cm².Si de la probeta se leen 342 ml, tenemos342 ml = 342 cm3 342 cm3 / 397.69782 cm² = 0.86 cm = 8.6 mm.


PrecipitaciónMétodos de medida.3. Pesando el contenido del área del vaso recolector.

• Se puede medir la precipitación captada mediante una pesada precisa (si se cuenta con una bascula de precisión), procedimiento que tiene varias ventajas.

• Se mide el peso total del depósito y su contenido y se resta la tara ya conocida.

• No hay peligro de que se vierta agua y cualquier agua adherida al depósito queda incluida en el peso.

• Sin embargo, los métodos comúnmente utilizados son más sencillos y, baratos.


PrecipitaciónMétodos de medida.3. Pesando el contenido del área del vaso recolector.

• Considerando aproximadamente una densidad del agua de 1gr/cm3, se pesa bote+agua y después se le resta el peso del bote.

• Esta cantidad es dividida entre el área de captación para obtener la lamina en cm;

• Siguiendo el mismo ejemplo se esperaría pesar 342 gr de agua • para obtener una lamina de 0.86 cm=8.6 mm.

PRACTICA: Realice varias lecturas utilizando a la vez los últimos tres métodos, compárelos y concluya cuál es el más conveniente y/o preciso.


PrecipitaciónComo la cantidad verdadera de precipitación que llega al suelo no es

conocida, excepto en casos raros en que se conocen con precisión todos los otros componentes del balance hídrico, la verdadera cantidad de precipitación debe estimarse corrigiendo algunos de los distintos errores que se especifican a continuación:

a) Error debido a la deformación sistemática del campo de viento por encima de la boca del pluviómetro,

b) Error debido a las pérdidas por mojadura de las paredes interiores del colector;

c) Error debido a la evaporación del depósito (muy importante en climas cálidos);

d) Error debido a las pérdidas por mojadura en el interior del depósito, cuando se lo vacía;

e) Error debido a las ventiscas de nieve;f) Error debido a las salpicaduras hacia adentro y hacia afuera del

pluviómetro,g) Errores aleatorios de observación y errores de instrumentos.


Precipitación Los primeros seis errores son sistemáticos y han sido

enumerados en orden de importancia. El error neto debido a las ventiscas de nieve y a las salpicaduras

hacia adentro y hacia afuera del agua puede ser negativo o positivo, mientras que los errores netos sistemáticos debidos al campo de viento y otros factores, son negativos,

Para la precipitación liquida los errores a que se alude en los anteriores apartados e) y f) son casi cero, el modelo general utilizado para ajustar los datos procedentes de la mayoría de los pluviómetros tiene la forma siguiente:Pk = kPc = k (Pg + P1 + P2 + P3)

Donde Pk = cantidad de precipitación ajustada:k = factor de ajuste para corregir los efectos de la deformación del campo de viento;Pc = cantidad de precipitación captada por el colector del pluviómetro,Pg = cantidad medida de precipitación en el pluviómetro;P1 = ajuste para corregir las pérdidas por mojadura de las paredes interiores

del colectorP2 = ajuste para corregir las pérdidas por mojadura del depósito después de

vaciado.P3 = ajuste para corregir la evaporación del depósito.

Figura 5. PLUIOGRAFO; A) Esquema

del sifón; B) Instalación


PrecipitaciónPluviógrafos

Por lo general, se utilizan tres tipos de pluviógrafos: El de peso, El de balanza o depósito basculante y El de flotador, también denominado de sifón.

Sólo el pluviógrafo de peso resulta satisfactorio para medir todo tipo de precipitación.

La utilización de los otros dos tipos se limita en general a la medida de la lluvia.





Los pluviógrafos son dispositivos muy similares a los pluviómetros, con la diferencia de que tienen un mecanismo para producir un registro continuo de la precipitación.

Este mecanismo esta compuesto por un tambor que gira a velocidad constante sobre el que se coloca un papel graduado especialmente,

En el recipiente se coloca un flotador que se une mediante un juego de varillas a una plumilla que marca las alturas de precipitación en el papel.

Normalmente, el recipiente tiene capacidad de diez milímetros de lluvia, misma que al ser alcanzada se vacía automáticamente por medio de un sifón.

Esta descripción corresponde al pluviógrafo de sifón, de uso más común en México.





En este tipo de instrumento también denominado de sifón, la lluvia pasa a un recipiente que es en realidad la cámara donde se desliza un ligero flotador.

A medida que el nivel del agua se eleva dentro de la cámara del flotador, el movimiento vertical de éste se transmite mediante un mecanismo adecuado al movimiento de una plumilla que se desliza sobre la banda.

Ajustando adecuadamente las dimensiones de la boca del colector, el flotador y la cámara del flotador, se puede utilizar cualquier escala para la banda de registro.




PrecipitaciónPluviógrafo de flotador

Este pluviógrafo es un aparato registrador que mide continuamente a través del tiempo, la cantidad de lluvia precipitada.

Esto permite obtener también la intensidad de la lluvia, que es un dato importante para varios estudios agronómicos, hidrológicos, y de conservación y erosión de suelos, etc.

Existen varios tipos de pluviógrafos, los más conocidos son: Pluviógrafo de sifón o tipo Hellman, Pluviógrafo de balanza y pluviógrafo de intensidades o de Jardí.





El más usado es el de Hellman, en el que se tiene en la parte superior, un embudo receptor rematado en una arista viva y que descarga en un recipiente en cuyo interior se encuentra un flotador con un eje central al cual va unido un estilete con una pluma en su extremidad que va trazando líneas sobre papel enrollado alrededor de un tambor, que por medio de movimiento de relojería, da una vuelta completa en 24 horas.

Cuando el agua en dicho recipiente, llega a cierta altura, correspondiente a 10 mm de lluvia, éste se descarga por medio de un sifón que va a dar a un vaso colector que se encuentra en el fondo del pluviógrafo.





Este vaciado se manifiesta en el pluviograma (gráfica obtenida en el pluviógrafo) como una línea vertical que baja bruscamente de 10 mm a 0 mm quedando en condiciones de volver a marcar la lluvia precipitada a medida que se recibe más agua que hace elevarse al flotador.

De manera que para saber cuántos milímetros de lluvia han caído durante el día, se cuenta el número de veces que se ha vaciado el recipiente y se multiplica por 10 mm dicho número, para luego sumar los milímetros que quedó marcando la plumilla inscriptora después del último vaciado.

Para investigar la intensidad de la lluvia durante un período determinado de tiempo, se procede de la siguiente manera: Supóngase que se quiere saber cuál es la intensidad media por minuto (mm/min), de la lluvia entre la hora A y la hora B, cuya diferencia en minutos es t. El pluviómetro marca una altura de precipitación "a" para la hora A y una altura "b" para B. La diferencia entre a y b es la altura h de lluvia caída durante el período t, de manera que la intensidad media por minuto, I, viene dada por: a - b hl = ________ = ______ t t





Para calibrar el pluviógrafo, auxiliados con probeta graduada, se coloca el volumen de agua necesario para una lámina de 10 mm que se vacía en la boca recolectora y se comprueba que la aguja suba exactamente de 0 a 10 mm en gráfica,

si no lo hace se ajusta los tornillos del sifón hasta encontrar exactamente que vacié en 10 mm y regrese a 0;

si no lo hace se ajusta el tornillo del brazo al flotador y el de la plumilla hasta calibrarlos.

También se procura afinar el aspecto vertical, que suba directo, si no, se ajusta el tornillo del depósito y se nivela el aparato.





Habitualmente se recurre a un sifón. El proceso de actuación del sifón debe comenzar precisamente en el

momento oportuno y sin tendencia a que el agua rebose o produzca goteos ni al principio ni al final de la actuación del sifón, que no debe prolongarse más allá de 15 segundos.

En algunos instrumentos la cámara del sifón está montado un eje de modo que cuando la cámara está llena se desequilibra;

el ascenso del nivel del agua ayuda a que empiece a actuar el sifón y cuando la cámara está vacía vuelve a su posición original.

Otros pluviógrafos están dotados de un sifón forzado que tiene una pequeña cámara separada de la principal en la que se deposita la lluvia que cae mientras el salón actúa.

Esta cámara se vacía en la principal cuando el sifón deja de actuar, garantizando así un correcto registro de la cantidad total de lluvia.




PrecipitaciónInstalación del pluviógrafo (figura 5):

Ya sea como instrumento solo o dentro de una estación observadora, debe ser situado de tal forma que no haya obstáculos que afecten la entrada normal de la lluvia en la superficie receptora.

Se aconseja que haya un espacio libre no menor de 45° en la vertical. El pluviógrafo se fija al suelo con tornillos, sobre una pequeña base de

cemento, o bien simplemente se coloca y fija con tres alambres, para lo cual el instrumento trae en la parte superior tres agarraderas.

Se recomienda armar el pluviógrafo en el propio lugar en que va a ser usado, para evitar cualquier posible daño del instrumento en el transporte.





En general para armar y poner a trabajar un pluviógrafo se deben seguir los siguientes pasos:

Fije al suelo la caja cobertera. Instale el cilindro recolectar, que contiene el flotador. Coloque un gráfico en el cilindro o tambor, dentro del cual usualmente está

el reloj, Dé cuerda al reloj e instale el cilindro en el eje respectivo. Agregue tinta a la plumilla. Afloje el anillo guía que tiene el sifón en la parte superior. Coloque el sifón y agrege agua libremente por la superficie recolectora para

ver si la plumilla está pintando y para dejar así, en la base del cilindro colector, la reserva de agua (cama) que siempre debe quedar.





En general para armar y poner a trabajar un pluviógrafo se deben seguir los siguientes pasos:

Mida 10 mm en la probeta que trae el instrumento. Vierta 8 mm rápidamente y los dos últimos poco a poco. Para observar las marca en el papel, mueva el cilindro del gráfico cada vez que sea necesario.

Si la plumilla no esta en cero, cuando baja, hágala llegar a 0 usando un tornillo calibrador que normalmente está en la base del brazo marcador.

Para hacer que la plumilla llegue a 10 mm, mueva el sifón haciéndolo entrar o salir en el cilindro recolectar.

Cuando el codo del sifón alcanza la altura deseada, el agua depositada se descarga del cilindro recolector entonces fíjelo con su tornillo.

Revise la calibración de nuevo.




PrecipitaciónMantenimiento del pluviógrafo (figura 5):

Lo mínimo aconsejable antes de empezar la época lluviosa es limpiar el sifón y el cilindro recolectar

verificar que toda la tubería este limpia, pues normalmente los insectos hacen de las tuberías sus refugios.

Para limpiar el cilindro recolectar lo único que hay que cuidar es de no torcer el eje que esta unido al flotador.

Se aconseja aceitar ligeramente el flotador, su eje y la tapa. Se debe aceitar las piezas en fricción, pero sin usar exceso.




PrecipitaciónInstalación de pluviómetros y pluviógrafos (Práctica).

1. Toma de lecturas de un pluviómetro. 2. Instalación de pluviógrafos.

Objetivo. Aprenda el proceso de instalación, puesta en operación de un pluviómetro y de un pluviógrafo y probar la factibilidad de instalar pluviómetros empíricos.

Revisar los conceptos de: precipitación, importancia de la precipitación, instrumental-precipitación, mantenimiento y calibración.

Materiales. 1 Pluviómetro, 1 pluviógrafo, gráficas para pluviógrafos.





1. Toma de lecturas de un pluviómetro.

Para la toma de lecturas del pluviómetro se tienen varias formas; Midiendo la altura del agua en el vaso recolector Midiendo el contenido volumétrico de la cantidad de agua recolectada. Pesando el contenido del área del vaso recolector.






Para la toma de lecturas del pluviómetro se tienen varias formas; Midiendo la altura del agua en el vaso recolector, la lectura real de la

precipitación se obtiene entonces dividiendo la lectura entre 10, ya que la proporción de áreas entre el área de medición y el área de recolección es 1:10. Por ejemplo si mediante la regla se lee 86 mm de altura, la precipitación será de 8.6 mm.






Para la toma de lecturas del pluviómetro se tienen varias formas; b) Midiendo el contenido volumétrico de la cantidad de agua recolectada.

En este caso vierta el contenido del vaso recolector en una probeta graduada en mililitros, considerando que 1 ml = 1 cm3,

divida el volumen entre el área y se obtiene directamente la lamina precipitada.

Para un pluviómetro con un diámetro de 22.5 cm, A=3.14159265*(22.5/2)² = 3.14159265*126.5625= 397.69782 cm².

Por ejemplo si de la probeta se leen 342 ml 342 ml = 342 cm3 342 cm3 / 397.69782 cm² = 0.86 cm = 8.6 mm.






Para la toma de lecturas del pluviómetro se tienen varias formas; c) Pesando el contenido del área del vaso recolector. Considerando aproximadamente una densidad del agua de 1gr/cm3, se pesa bote + agua y después se le resta el peso del bote. Esta cantidad es

dividida entre el área de captación para obtener la lamina en cm, siguiendo el mismo ejemplo se esperaría pesar 342 gr de agua para obtener

una lamina de 0.86 cm=8.6 mm. Realice varias lecturas utilizando a la vez los últimos tres métodos,

compárelos y concluya cuál es el más conveniente y/o preciso.





2.- Instalación de pluviógrafos.

Instalación de pluviógrafos. a) Proceso de armado;

Verificar el buen estado de las partes del pluviógrafo, Revisar el buen funcionamiento de la plumilla inscriptora, Colocar la gráfica diaria, Poner en funcionamiento el mecanismo de relojería. Verificar el libre movimiento de las partes móviles, Adicione aceite lubricante en donde sea necesario.






Instalación de pluviógrafos. b) verificación del mecanismo de sifón.

Comience por agregar agua poco a poco, en el área de captación, hasta hacer que se active el mecanismo de sifón, el cual deberá iniciar cuando se han alcanzado los 10 mm de precipitación inscritos en la gráfica, además de que la plumilla deberá posicionarse en 0 mm, si esto no ocurre se tienen varias alternativas, 1) mover el brazo de la plumilla inscriptora con respecto al flotador,2) ajustar la altura del sifón, y 3) micro-ajuste de la altura de la plumilla.

Realizar nuevamente el procedimiento hasta alcanzar que el sistema de sifón se active a 10 mm de lamina y la plumilla indique 0 mm después de activarse, echo esto el pluviógrafo quedara ajustado y listo para registrar la precipitación.

En el caso de pluviógrafos de balancín el mecanismo que controla el sifón es un sistema de balanzas las cuales pueden ajustarse de manera similar a la altura del sifón.






Instalación de pluviógrafos. c) Verificación de la precipitación. Para verificar que la lamina precipitada

corresponde a la precipitación inscrita en la gráfica, se procede de la siguiente manera; calcule el diámetro y área de la sección de captación, calcule la cantidad de ml necesarios para conseguir una lamina de 1

mm. Con este volumen conocido vierta sobre el área de captación y verifique

que la plumilla marque 1 mm de lamina, repita el procedimiento de 1 en 1 mm hasta 10 mm.

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