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I MARCO TEÓRICO 1.1. Pluviómetro Es un Instrumento para medir la altura de las precipitaciones pluviales, repartidas uniformemente sobre una superficie horizontal estancada y no sujeta a evaporación o filtración, fue inventado por Castelli en 1641 y su unidad de medida es el milímetro (mm), donde un milímetro de lluvia recolectado en un pluviómetro equivale a un litro por metro cuadrado. Entre los pluviómetros podemos encontrar los pluviómetro convencionales y automáticos. 1.1.1. PLUVIÓMETRO CONVENCIONAL El pluviómetro convencional con frecuencia tiene un embudo colector que desemboca en un recipiente graduado para la medición, así como se muestra en la figura 2. El diámetro de la boca del embudo colector puede variar, pero se recomienda una superficie de recepción de 200 cm2. Cualquiera que sea el diámetro del área de captación elegida, la graduación del recipiente de medición debe estar en relación con este (el recipiente de medición es un accesorio que trae el pluviómetro). Si se reemplaza el embudo de captación por otro de área diferente, ya no podrá utilizarse el mismo recipiente de medición. Figura 2: Esquema de pluviómetro convencional.

1.1.2. PLUVIÓMETRO AUTOMATICO El pluviómetro automático consiste en un sistema de conteo de la cantidad de veces en que una pequeña cubeta se llena y vuelca su contenido, en general cada pluviómetro dispone de dos cubetas basculantes, llamadas cangilones, así como se muestra en la figura 4. El embudo colector conduce el agua a los cangilones, que poseen una bisagra en su punto medio. Cuando un cangilón se llena, vuelca su contenido completo y genera un pulso eléctrico, mientras se llena el otro. Cada pulso eléctrico corresponde a un cangilón lleno, cuyo contenido es conocido (entre 0,1 y 0,4 mm es lo más común). Los pluviómetros digitales disponibles en el mercado registran el movimiento de las cubetas por medio del sistema mecánico-electrónico descrito y se conectan con un servidor central (un ordenador común) que almacena todos los datos recogidos. El pluviómetro automático puede instalarse independientemente o formando parte de una EMA que mida, además, otras variables meteorológicas.

Figura 4: Interior de un pluviómetro automático de dos cangilones o cubetas basculantes

1.2. Pluviógrafo El pluviógrafo TECMES es un instrumento diseñado para la medición y registro de precipitaciones pluviales. La unidad de medida es el milímetro (mm).

Está constituido por un sensor a cangilón y un registrador digital con memoria. Su electrónica, construida con microcontrolador permite su operación con pilas comunes, con una autonomía que supera a los seis meses. El conjunto de la información que forma una adquisición mes, día, hora, minutos y datos de precipitación se almacena, para su posterior transferencia y procesamiento, en un cartucho de memoria no volátil. Características Boca: circular, de bronce tratado, con borde biselado calibrado a 200 mm. de diámetro y área de 314.16 cm². Colector: de cobre niquelado en una sola pieza. Sensor: construido en acero inoxidable con sensibilidad de 0.5 mm de precipitación por cada vuelco de cangilón. Sensibilidades de 0.2; 0.25 y 1 mm pueden suministrarse a pedido. Contacto eléctrico a Reed Switch accionado por imán. Calibración: El sensor se suministra calibrado a 20 y 30 mm/h, entregándose con cada equipo el protocolo de ensayo. Nivelación: nivel esférico de burbuja. Base: de aluminio fundido y tratado. Carcaza exterior: de material plástico y pintada. Registrador: TECMES

Modelo TS 1300-P, con las siguientes

características: Teclado numérico y display alfanumérico de dos filas y 20 caracteres para programación y control del equipo. Reloj de tiempo real. Autonomía: más de 6 meses. Fuente de alimentación de 8 pilas comunes tamaño grande (Tipo D) preferentemente alcalinas.

1.3. Tanque de evaporación. Instrumento que se utiliza para estimar la evaporación que se produce desde una superficie de agua. La versión más difundida se denomina Tanque Clase A, tiene un diámetro de 120 cm y una profundidad de 25.4 cm. La medición consiste en agregar diariamente agua al estanque de modo de reponer la que se pierde por evaporación. Se instala sobre una plataforma de madera y el espacio alrededor debe estar cubierto de césped. La cantidad de agua agregada es equivalente a la evaporación del día. 1.4. Heliógrafo Los heliógrafos sirven para el registro automático de la fecha y duración de la irradiación solar. Se emplean en observatorios, institutos para investigaciones meteorológicas y climatológicas, en balnearios y estaciones climáticas, en la agricultura, viticultura, fruticultura y horticultura. Los aparatos se instalan sobre un techo plano un área libre, de manera que permanecen

todo el día en el alcance de los rayos solares. La selección de los varios tipos depende del grado de latitud en que se halla el lugar de instalación.

Modo de funcionamiento Una esfera de vidrio, que actúa de lente colectora, produce marcas de ustión sobre una tira de cartón que va introducida en las ranuras del portatiras que circunda concéntricamente la esfera de vidrio. Según la intensidad de la irradiación solar, dichas marcas resultan más o menos intensas.

Las esferas de vidrio, de 96 mm de Æ, están talladas de vidrio claro, exento de burbujas o estrías, y tienen un índice de refracción determinado y dimensiones invariables según plantilla. El material escogido con cuidado y la precisión de

fabricación garantizan la comparabilidad de los registros de varios heliógrafos entre ellos.

1.5. Termómetro de vidrio Hg Es un tubo de vidrio sellado en cuyo interior hay mercurio. Su volumen va cambiando a medida que lo hace también la temperatura. Este instrumento lo inventó Gabriel Fahrenheit en el año 1714. Instrumento que mide la temperatura en diversas horas del día. termómetros de subsuelo (geotermómetro): Para medir la temperatura a 5, 10, 20, 50 y 100 cm de profundidad.

1.6. Veleta Es un instrumento que nos indica la dirección de donde viene el viento, posee una rosa de los vientos y una flecha cuya punta señala la dirección de donde sopla. Como el viento presenta oscilaciones en su dirección e intensidad, el valor que se informa es el promedio de 10 minutos previos a la hora de la observación.

1.7. Anemómetro En el anemómetro de copelas, mide la velocidad de rotación de una estructura formada por casquetes semiesféricos que giran con respecto a un eje vertical por la acción del viento.

En los equipos modernos la velocidad de rotación de las copelas se mide mediante transductores eléctricos.

1.8. Estación de gas de ozono

1.9. Estación de PM 10 y PM 2.5 Para la medición de las concentraciones de material particulado en suspensión, se pueden emplear equipos para la medición de partículas respirables o medidores de alto volumen PM10, como el presentado en la Figura 6. Estos equipos miden exclusivamente todo el material respirable establecido con tamaño de partícula menor que 10μ; las partículas respirables, son aquellas que logran pasar el tracto respiratorio penetrando en los alvéolos pulmonares (Saldarriaga, Echeverri & Molina, 2004). Estos equipos arrastran aire ambiente a una velocidad de flujo constante hacia una entrada de forma especial, donde el material particulado se separa por inercia en una o más fracciones, dentro del intervalo de tamaño de PM10. Cada fracción dentro del intervalo de tamaño de PM10 se recolecta en un filtro separado en un periodo de muestreo específico. Cada filtro se pesa (después de equilibrar la humedad), antes y después de usarlo, para determinar el peso neto (masa) ganado debido al PM10 colectado. El volumen total de aire muestreado, corregido a las condiciones de referencia (25ºC, 101,3 kPa), se determina a partir de la velocidad de flujo medida y el tiempo de muestreo. La concentración másica de PM10 en el aire ambiente, se calcula como la masa total de partículas recolectadas en el intervalo de tamaño de PM10 dividido por el volumen de aire muestreado y se expresa en μg/m3.

1.10. Sensores de temperatura y humedad Un sensor de humedad es un dispositivo que mide la humedad relativa en un área dada, este puede ser utilizado tanto en interiores como exteriores. Además, estos sensores existen en formas tanto analógicas como digitales. La humedad altera las propiedades físicas, químicas y biológicas de una infinidad de materiales, sustancias u organismos. Y por eso es necesario regular de alguna forma esa alteración. Como funcionan los sensores análogos de humedad Un sensor análogo de humedad mide la humedad de aire relativo usando un sistema basado en un condensador. El sensor esta hecho de una película generalmente de vidrio o de cerámica. El material aislante que absorbe el agua basándose a la humedad relativa de la zona dada. Esto cambia el nivel de carga en el condensador del circuito en el cuadro eléctrico.

Sensor de temperatura Los sensores de temperatura son dispositivos que transforman los cambios de temperatura en cambios en señales eléctricas que son procesados por equipo eléctrico o electrónico. Hay tres tipos de sensores de temperatura, los termistores, los RTD y los termopares. El sensor de temperatura, típicamente suele estar formado por el elemento sensor, de cualquiera de los tipos anteriores, la vaina que lo envuelve y que está rellena de un material muy conductor de la temperatura, para que los cambios

se transmitan rápidamente al elemento sensor y del cable al que se conectarán el equipo electrónico.

El termistor está basado en que el comportamiento de la resistencia de los semiconductores es variable en función de la temperatura. Existen los termistores tipo NTC y los termistores tipo PTC. En los primeros, al aumentar la temperatura, disminuye la resistencia. En los PTC, al aumentar la temperatura, aumenta la resistencia. El principal problema de los termistores es que no son lineales según la temperatura por lo que es necesario aplicar fórmulas complejas para determinar la temperatura según la corriente que circula y son complicados de calibrar.

Un RTD es un sensor de temperatura basado en la variación de la resistencia de un conductor con la temperatura. Los metales empleados normalmente como RTD son platino, cobre, níquel y molibdeno. De entre los anteriores, los sensores de platino son los más comunes por tener mejor linealidad, más rapidez y mayor margen de temperatura. El termopar, también llamado termocupla y que recibe este nombre por estar formado por dos metales, es un instrumento de medida cuyo principio de funcionamiento es el efecto termoeléctrico.

Un material termoeléctrico permite transformar directamente el calor en electricidad, o bien generar frío cuando se le aplica una corriente eléctrica. El termopar genera una tensión que está en función de la temperatura que se está aplicando al sensor. Midiendo con un voltímetro la tensión generada, conoceremos la temperatura. 1.11. Piranómetro El instrumento de medición que permite evaluar toda la energía solar que llega a una superficie horizontal, incluyendo la radiación directa y la difusa. Unas placas pintadas de blanco y de negro actúan como sensores. Las placas negras se calientan más que las blancas, debido a que absorben más radiación. Mediante termocupla se mide la diferencia de temperatura entre las placas blancas y negras, la cual es función de la radiación solar global. Para evitar el enfriamiento producido por el viento y el efecto de la contaminación atmosférica sobre los sensores, éstos se aíslan mediante una cúpula de vidrio. Para medir la radiación difusa, se instala un sistema que evita la radiación solar directa sobre el sensor.

1.12. Datalogger

1.13. Mini radar El mini radar meteorológico WRCP-1, es un radar meteorológico que dispone de una pequeña y alta tecnología. Su estructura de pequeño tamaño lo convierte en una unidad portátil o fija de fácil instalación. Este equipo puede alcanzar entre unos 40 &; 50 km, mostrando con gran exactitud los núcleos de precipitación y las tormentas en tiempo real. El WRCP-1 tiene un precio muy competitivo para al alcance de los usuarios.

1.14. Muestreador de disposición de humedad 1.14.1. Psicrómetro El psicrómetro está formado por dos termómetros. El bulbo de uno de ellos está envuelto en un tejido que se mantiene siempre humedecido. Ambos termómetros se exponen a una corriente de aire, ya sea mediante un ventilador mecánico o por agitación. La evaporación en el tejido que envuelve al bulbo húmedo hace descender la temperatura. Si la atmósfera está saturada (humedad relativa = 100%) la evaporación es nula y por lo tanto ambas temperaturas coinciden. La relación entre la diferencia de temperatura que miden los dos termómetros y la humedad relativa no se directa, ya que depende de la temperatura real del aire, y de la presión atmosférica. En el diagrama adjunto se muestra esta relación para una presión de 1000 hPa (mb).

1.14.2. Higrógrafo de cabello Instrumento que proporciona un registro continuo de la humedad relativa del aire (%). Está basado en el principio de que la longitud de los cabellos impregnados de sustancias grasas varía con la humedad relativa. Fue inventado por Saussure en 1783. Están basados en la propiedad de algunos materiales (cabello humano, algodón, seda, papel, etc.) de cambiar su dimensión física dependiendo de la humedad relativa del aire. El cabello humano fue ampliamente utilizado como sensor de humedad relativa en los higrógrafos de estaciones meteorológicas convencionales, así como también en los primeros equipos de radio sondeo.