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miércoles, 23 de noviembre de 2011

La estación meteorológica (II)

El interior de la garita meteorológica

Como habíamos comentado en la entrada anterior, la garita o caseta meteorológica es un abrigo o protección para los equipos instalados en su interior. Recordemos que debe estar instalada sobre terreno natural, generalmente de hierba corta o césped; la base inferior de la garita debe estar situada a 1.20 metros de ése suelo; está diseñada de tal forma que facilite la libre circulación del aire en su interior y al mismo tiempo que proteja los aparatos de cualquier tipo de radiación exterior. Para conseguir esto se contruyen con paredes dobles constituídas por persianas simples, inclinadas a 45º con respecto a la horizontal. La puerta debe estar siempre orientada al norte (en el hemisferio septentrional) y al sur en el hemisferio meridional.

Dentro del abrigo meteorológico se colocan una serie de instrumentos destinados a medir y registrar algunas de las variables más importantes en meteorología: Los termómetros de extremas (de máxima y de mínima), el psicrómetro (termómetro seco y húmedo), el evaporímetro (para medir la evaporación del agua) y el higrotermógrafo, que indica la variación temporal de la temperatura y la humedad en sendas gráficas.

Termómetros de máxima y mínima

Son un par de termómetros colocados 30 cm por encima de la base de la garita meteorológica. Se basan en la propiedad física de la expansión de un líquido en un tubo de vidrio. El termómetro de máxima se instala por encima del de mínima, con el bulbo del mercurio en posición ligeramente inferior que el otro extremo del termómetro. El mercurio no puede ser empleado como líquido termométrico más que para temperaturas superiores a los -36,0ºC, pues su punto de congelación está justamente por debajo de ésta temperatura.

En el capilar por donde se expande el mercurio existe una estrangulación a la salida del depósito. Cuando la temperatura desciende, después de haber alcanzado su valor máximo, el mercurio no puede bajar más allá de la estrangulación, siempre que el termómetro esté casi horizontal (por eso se coloca un poco inclinado). La temperatura máxima se lee en el extremo de la columna de mercurio más alejada del bulbo.

Detalle de la estrangulación del capilar del termómetro de máxima a la salida del depósitode mercurio.


En la foto anterior vemos que el mercurio se aproxima mínimamente a los 15,5º. La lectura real es de 15,4ºC.

Para las medidas con el termómetro de mínima  se utiliza el alcohol (pues su punto de congelación es mucho más bajo que el del mercurio) cuyo capilar contiene un índice de vidrio, de color oscuro, muy ligero. Este índice se desplaza libremente en el líquido pero no emerge debido a la tensión superficial. Por lo tanto, el termómetro debe colocarse en posición perfectamente horizontal. Cuando la temperatura desciende la columna de alcohol se contrae y el índice es arrastrado hacia el depósito del instrumento. Cuando la temperatura sube, la columna de alcohol se alarga pero no ejerce ninguna fuerza sobre el índice que permanece estacionario.

Depósito de alcohol del termómetro de mínima
 En la foto siguiente vemos cómo el índice ha quedado inmóvil mientras que la columna de alcohol, al subir la temperatura, se aleja del mismo. La lectura de la temperatura está señalada por el extremo derecho de ése índice.


En general ambos termómetros se leen dos veces al dia y tras cada anotación deben colocarse de tal manera que permitan la siguiente lectura, tanto de la máxima como de la mínima. En el termómetro de máxima es necesario hacer entrar de nuevo el mercurio dentro del depósito a través de la estrangulación para formar una columnna continua. Para ello se coge el termómetro firmemente en la mano, con el depósito hacia abajo y se le sacude vigorosamente realizando con el brazo una o dos oscliaciones rápida, muy semejantes a las que se efectuán en los termómetros clínicos antes de medir la temperatura corporal. Para poner "a cero" el termómetro de mínima sólo es necesario inclinarlo levemente, con el depósito hacia arriba, de forma que el índice se deslice hasta que esté de nuevo en contacto con el alcohol. A estas operaciones se las llama poner los termómetros en estación.

El psicrómetro

En este caso los dos termómetros están colocados verticalmente y el bulbo de uno de ellos está envuelto en una gasa o mecha humedecida con agua destilada o agua de lluvia, de modo que siempre indicará una temperatura menor. Al hacer la observación deben hacerse las lecturas de los dos termómetros lo más simultáneamente que sea posible, pero antes hay que asegurarse de que el depósito húmedo recibe la suficiente cantidad de agua.

El psicrómetro (los termómertros colocados en posición vertical) y el bulbo de uno de ellos envuelto en una gasa humedecida con su correspondiente depósito de agua destilada.
   
La diferencia de temperaturas entre los dos termómetros se denomina diferencia psicrométrica . En base a ella y con la ayuda de tablas de doble entrada puede calcularse la tensión del vapor (es decir, la presión que ejerce sólo el vapor de agua en la atmósfera), la humedad relativa del aire y la temperatura del punto de rocío. Las tablas reciben el nombre de Tablas psicormétricas. Tras la anotación de las temperaturas no es necesario ponerlos en estación.

El higrotermógrafo

Es un equipo registrador que dibuja en dos gráficas diferentes la variación temporal de la temperatura y la humedad del aire. El sensor de temperatura se basa en la dilatación y contracción de dos metales diferentes. Las dos tiras metálicas están soldadas una encima de la otra y, en general, arrolladas en forma de espiral. La tira metálica exterior  se dilata mucho menos que la tira interior (normalmente de latón) de tal forma que, cuando la temperatura aumenta, la espiral tiende a desenrrollarse. Este movimiento se amplifica por un sistema de palancas simple al cual está unido un largo brazo que soporta una plumilla. 

Detalle de las láminas bimetálicas del sensor de temperatura en el higrotermógrafo
Gráfica temporal de la temperatura
El sensor de humedad, dentro del mismo aparato, consta de un haz de cabellos humanos. Cuando éstos no están impregandos de sustancias grasas, varían con la humedad relativa del aire. Las variaciones de longitud de los cabellos son amplificadas por un sistema de palancas y registradas por medio de una pluma sobre una banda especial colocada en un tambor que gira con movimiento uniforme.

Haz de cabellos del sensor de humedad en el higrotermógrafo
Tambor de relojería al que se le ha acoplado una banda especial de modo que en la parte superior queda registrada la variación de temperatura y en la inferior, la de la humedad relativa.

El evaporímetro

Tambien llamado atmómetro, el de uso más corriente es el del tipo Piché. Está formado por un tubo de vidrio graduado, abierto por uno de sus extremos en el cual se coloca un disco poroso después de haberlo llenado de agua destilada, y luego se invierte.

El disco poroso permanece siempre mojado por el agua del tubo. La evaporación se mide leyendo la altura del agua desaparecida del tubo graduado. El evaporímetro de Piché solo reacciona a la humedad relativa y a las variaciones de velocidad del viento que atraviesa la garita. Pero no responde a las variaciones de la radiación solar recibida por la superficie terrestre que la rodea..


Detalle del evaporímetro Piché
Disco poroso de papel secante sujeto al evaporímetro mediante un fleje metálico
Aunque el instrumento sea manejable y sencillo no permite obtener indicaciones que guarden estrecha relación con la evaporación de las superficies naturales. Esto se debe a la forma de exposición del aparato, pero también los depósitos de polvo y arena sobre la superficie evaporante pueden falsear seriamente las lecturas.




















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