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lunes, 28 de noviembre de 2011

La estación meteorlógica (V)

Equipos automáticos

En muchos observatorios meteorológicos tanto los aparatos manuales (termómetros, higrotermógrafo, heliógrafo,dispositivos empleados para medir la precipitación atmosférica, etc.), como los equipos automáticos forman parte de la instalación de una estación. Los unos y los otros deben complementarse entre sí, y en ambos casos es necesario un tiempo dedicado a su calibración, mantenimiento o revisión, para que exista la máxima coherencia posible en los datos que aportan cada uno de ellos.

Una estación meteorológica automática es una versión autónoma y automatizada de la tradicional estación meteorológica manual, preparada tanto para ahorrar la labor humana como para realizar mediciones en áreas remotas o inhóspitas. El sistema automático puede aportar datos en tiempo real por medio de un protocolo de comunicaciones o realizar una grabación de ellos para su posterior descarga o estudio.

Los diferentes sensores de medida están integrados en el equipo de modo que proporcionan datos de temperatura, presión atmosférica, velocidad y dirección del viento, humedad relativa, etc. Los más sofisticados pueden, asímismo, medir datos de insolación, radiación solar, indice UV, o la altura de la base de las nubes gracias a un dispositivo especial llamado nefobasímetro (o ceilómetro), un aparato imprescindible en los aeródromos.

La estación de Ojáiz-Peñacastillo dispone de un conjunto automático de sensores semiprofesional, que recoge datos de las diferentes variables atmosféricas más importantes en meteorología. Los datos pueden verse en tiempo real en el display de la estación automática y tambien consultarse a través de internet por medio de dos sistemas de comunicaciones (FTP y APRS). Los registros recogidos por los sensores son volcados a un datalogger (una especie de dispositivo de almacenamiento) el cual los graba en un periodo de tiempo elegido por el responsable de la estación (normalmente cada cinco minutos). Un software especial analiza los datos que proceden de los sensores exteriores y, en base a ellos, propociona listados, gráficas o valores medios, necesarios para los estudios climatológicos.

Aparatos destinados a la medida de la precipitación atmosférica. En medio de ellos el pluviómetro automático y, bajo él, la pequeña garita donde se alojan los sensores destinados a medir la temperatura y la humedad del aire.

 El pluviómetro automático consta de un cilindro de 16 cms de diámetro, que sirve para recibir la precipitación. A su vez ésta es enviada por medio de un embudo a un dispositivo de balancín con dos partes cóncavas donde se va recogiendo. Cuando uno de estos recipientes se llena, cae por su propio peso y por medio de un contacto electrónico envía una señal por cable a la consola de interior. El agua es evacuada al exterior gracias a un orificio abierto en la base del pluviómetro. Al realizarse el volcado, queda preparado el cuenco vacío y cuando se llena éste, el proceso vuelve a repetirse. En cada uno de estos depósitos se sabe la cantidad de agua que cabe antes de vaciarse: Cada vuelco corresponde a 0,2 mm de lluvia.

Balancín del pluviómetro automático
 Los sensores destinados a la medida de la temperatura y humedad van alojados en una garita especial para que, al igual que los equipos manuales, no puedan recibir del exterior ningún tipo de radiación que altere sus registros. Son elementos electrónicos basados en  resistencias que envían la señal correspondiente por medio de un cable a la consola de interior.

Sensores de temperatura y humedad de un equipo automático (cortesía de HawnuNa'ring, de Meteoclimatic)

 Los captadores de la velocidad y dirección del viento están alojados en lo alto de una torre de 9,5 metros de altura y constan del anemómetro y la veleta.

El anemómetro es el encargado de medir la velocidad del viento. Se trata de tres cazoletas semiesféricas que giran por la fuerza del viento (tipo Robinson) y al que va adosado un eje que a su vez dispone de un pequeño imán. Cuando éste pasa por encima de un relé reed, cierra un circuito y la señal así producida se transmite por cable a la consola de interior, donde se muestra la velocidad del viento en las unidades elegidas por el observador (kms/h, m/segundo o nudos).

La veleta indica la dirección de dónde proviene el viento. Gira sobre un eje al que  va unido un disco codificado que interrumpe o deja pasar libremente  un haz de luz procedente de un pequeño led. En función de la posición de éste disco con respecto al led  se transmite una señal por cable a la consola interior que muestra la dirección del viento en rumbos o grados sexagesimales.

Torreta en cuya parte superior están colocados los sensores de medida de la velocidad y dirección del viento.

Detale de los sensores de velocidad y dirección del viento
 En muchos observatorios (por no decir en su totalidad) existe tambien un anemómetro especial destinado a medir el recorrido del viento; es decir, la distancia que recorrería una burbuja de aire impulsada por la velocidad de éste en un dia completo de 24 horas. El sistema de funcionamiento es igual que el anemómetro dedicado a medir la velocidad, pero cada vez que se cierra el circuito electrónico, la señal que también es transmitida por cable, hace saltar un contador numérico situado en el interior. El anemómetro de recorrido puede funcionar con corriente continua, gracias a dos pilas de petaca de 4,5 V, o bien con corriente alterna. Para elegir entre uno u otro método de alimentación, solo es necesario realizar unos pequeños ajustes en la caja de interconexión que debe permanecer alejada de las inclemencias del tiempo (bien dentro de una garita meteorológica o en el interior del observatorio).

Anemómetro de recorrido bajo los demás equipos de viento.
Contador del anemómetro de recorrido
La diferencia de lecturas en el contador, efectuadas a la misma hora, nos da el recorrido del viento en hectómetros. El resultado debe convertirse a kilómetros y la nueva cifra dividida entre 24, nos da como resultado la velocidad media del viento. Para abreviar se toman sólo 4 cifras, despreciando tanto la situada en el extremo derecho, como las dos cifras de la izquierda.

Los sensores encargados de medir la radiación solar y el índice UV van alojados en la parte posterior y superior del pluviómetro automático. Muestran los datos en valores de watios/metro cuadrado y un número índice, respectivamente. Para su correcta instalación van provistos de una burbuja de agua con el fin de alinearlos horizontalmente con un plano (el suelo).

Sensores de radiación: A la izquiera el de radiación solar global; a la derecha el de índice UV.
La medida de la insolación se hace a través de un sensor automático (independiente del heliógrafo, pero con el que se comparan las medidas) , situado a media altura de la torre que aloja los sensores de viento. La sombra producida por una especie de pequeño cilindro debido al movimiento del sol, va tapando una serie de sensores distribuidos alrededor del vástago. Dicha sombra emite una señal eléctrica que es captada por una pequeña pantala en el interior. TOdo el conjunto está protegido de la intemperie gracias a una semiesfera de cristal de poco espesor

Medidor de insolación

Display del sensor de insolación. Arriba el dato diario y abajo el total acumulado mensual

Equipos manuales frente a equipos automáticos

Para que tanto de los instrumentos tradicionales como de los automáticos obtengamos las mismas medidas es necesario un tiempo dedicado a su calibración, limpieza y revisión. Otra premisa importante es la correcta instalación de unos y otros, en base a las normas establecidas por los organismos oficiales, lo que nos evitará muchos problemas a la hora de analizar y comparar los datos propocionados.

Los componentes de los equipos manuales se basan en propiedades físicas como la de la dilatación de un líquido en un tubo de vidrio (en el caso de los termómetros) o el aumento por efecto de la humedad de ciertos elementos orgánicos. En el caso de los equipos electrónicos, son los condensadores, resistencias y circuitos integrados los encargados de modificar las señales eléctricas que se traducen en las medidas apropiadas, así como de los programas adecuados y bien configurados que analizan los resultados obtenidos de dichos sensores.

A continuación se muestran una serie de fotografías que comparan los datos obtenidos de los equipos manuales y electrónicos y en los que resulta sorprendente su gran similitud:

Banda semanal del higrotermógrafo. En la zona superior se halla la gráfica de temperatura y en la inferior la de la humedad relativa.

Gráfica semanal del software que trata los datos procedentes del equipo automático. En la parte de arriba, en rojo, los datos de temperatura; en verde, los de humedad relativa. La aparente distorsión de las gráficas se debe a la diferente amplitud de la escala.



 Banda semanal del un barógrafo Fischer. Comparada con la curva inferior de la imagen anterior se puede deducir el perfecto ajuste entre el barógrafo tradicional y el automático.






















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