INVESTIGACION: PLUVIOGRAFOSFlavio Hernesto Albarracín Llivisaca. Universidad de Cuenca, Cuenca, Ecuador Correo Electronico:flavioalbarracin@htomail.com Fecha de entrega: 23 de noviembre de 2012

RESUMEN

El presente documento se desarrolló con la finalidad de conocer aspectos generales sobre los pluviógrafos tales como: partes, tipos, marcas y modelos. Además algunas consideraciones que se deben tener en cuenta al momento de su instalación. En base a las marcas escogeremos un modelo específico de pluviógrafo basándonos en la precisión, costo del modelo y los factores geográficos y geofísicos que determinan las condiciones del clima y de la lluvia en las diversas regiones geográficas [2].

1. INTRODUCCION

Todas las formas de precipitación son medidas sobre la base de la altura vertical de agua que podría acumularse sobre un nivel superficial si la precipitación permaneciera donde cayó.Al referirse de intensidad de lluvia, esta varía ampliamente en el tiempo y en el espacio [5]. Para cuencas pequeñas, la intensidad de lluvia promedio durante un período igual al tiempo de concentración es usualmente el parámetro de lluvia primario. Para las cuencas de tamaño medio, el énfasis va desde la intensidad de la lluvia a la profundidad de la tormenta, la duración de la tormenta, y una distribución temporal de la lluvia conveniente. Para las cuencas grandes (esto es: cuencas de ríos) la distribución espacial de la lluvia se vuelve el factor de control. [5]Un aspecto de suma importancia al momento de escoger el tipo de aparato de medición es la duración de la lluvia, la cual varía ampliamente dependiendo del tipo de lugar, esto es entre unos pocos minutos a varios días [5].Ecuador tiene un clima seco en la zona costera y templado en la zona montañosa, por lo que la lluvia es la principal forma de precipitación que se presenta [6].

2. DEFINICION

Es un instrumento registrador que mide la cantidad de precipitación e indica la intensidad caída, la información se almacena en un datalogger [1]. Son destinados a medir la distribución de la lluvia en el tiempo en un determinado lugar [4]. Los registros del pluviógrafo se los conocen como registros continuos puntuales, y se representan en una curva de valores acumulados denominada curva masa; ésta se obtiene de la gráfica generada por el pluviógrafo, seleccionando un intervalo de tiempo para el cual se determina la lámina o altura de lluvia precipitada y sumando los valores obtenidos [2].

La Fig. 1 indica la curva masa de precipitación obtenida del registro de un pluviógrafo [2].

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Figura 1: Curva masa de precipitación. [2]

Los pluviógrafos modernos registran los datos electrónicamente (datalogger), los pluviógrafos que no son tan actuales, presentan las precipitaciones en gráficas, a esta gráfica se la llama pluviogramas [3].

3. PARTES CONSTITUTIVAS

Tienen las mismas partes que un pluviómetro convencional, con la pequeña diferencia que poseen un registro electrónico (datalogger). La Fig. 1 muestra un tipo de datalogger [7].

Figura 1: DATA LOGGERS para la marca HIDROLOGICAL SERVICES [7]

Este tipo de dispositivo varia por la marca, capacidad de almacenamiento, consumo de energía, costo, etc.

4. TIPOS DE PLUVIOGRAFOS

Según la organización meteorológica mundial, existen 3 tipos de pluviógrafos [3]: Pluviógrafo de pesada. Pluviógrafo de flotador. Pluviógrafo de cangilones basculantes.

4.1 Pluviógrafo de pesada En estos instrumentos se registra en forma continua, por medio de un mecanismo de resorte o de un sistema de pesas y el peso del recipiente.De este modo, las precipitaciones se registran a medida que se recogen.Este tipo de pluviógrafo carece de un dispositivo de autovaciado, deben diseñarse de forma que se impidan pérdidas excesivas por evaporación, la cual se puede reducir añadiendo en el recipiente una cantidad suficiente de aceite u otra substancia que evite la evaporación al formar una película sobre la superficie del agua. Este tipo de instrumento sirve para registrar las precipitaciones de nieve, granizo y aguanieve [4].

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4.2 Pluviógrafo de flotadorEn este tipo de instrumento, la lluvia recogida pasa a un recipiente que contiene un flotador liviano; el movimiento vertical del flotador, al subir el nivel del agua, se transmite por un mecanismo apropiado a la pluma que traza el diagrama.Para que el aparato haga un registro que cubra un período apropiado, se dispone de algún medio automático para vaciar rápidamente el recipiente cada vez que esté lleno. Si existe el peligro de que se produzcan heladas durante el invierno, deberá instalarse dentro del pluviómetro algún dispositivo de calefacción. De este modo, se impedirá que el agua, al congelarse, dañe el flotador y la cámara del flotador, y se podrá registrar la lluvia durante este período [4].

Figura 2: Pluviografo de flotador [3]

4.3 Pluviógrafo de cangilones basculantesUn recipiente de metal liviano, dividido en dos compartimientos, se coloca en equilibrio inestable sobre un eje horizontal; en su posición normal, el recipiente reposa sobre uno de sus dos topes, lo que impide que se vuelque completamente. El agua de lluvia es transferida y la cubeta pierde estabilidad y se inclina hacia su segunda posición de reposo [4]. Si se requieren registros detallados, la cantidad de lluvia no debe exceder de 0,2 mm. La principal ventaja de este tipo de instrumento es que posee un generador de pulsos electrónicos.El error sólo es perceptible en el caso de fuertes precipitaciones y es la gran desventaja

Figura 3: Pluviografo de balazin [1]

Los más usados son de tipo basculante [1].

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5. PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN MEDIDAS EN DIFERENTES PLUVIÓGRAFOS.

Figura 4: Perdidas por evaporación [4]

Intensidad de la evaporación para varios pluviógrafos depende principalmente de la velocidad del viento, por ejemplo: para velocidades de 4m/s podemos tener pérdidas de P ≤ 1 mm, 1,1 a 20 mm y > 20 mm. [4]

6. CARACTERÍSTICAS METEOROLÓGICAS E HIDROLÓGICAS DEL SITIO DE INSTALACIÓN DEL PLUVIOGRAFO

El lugar donde se instalaran los pluviógrafos será el “Parque Nacional Cajas”, para lo cual realizaremos un breve análisis de sus características:

El clima del Parque es especial, ya que el aire húmedo que viene de la costa choca con las masas de aire frío que asciende del oriente y también con el aire seco que proviene de la Corriente del Niño. Se dan frecuentes heladas, lloviznas (garúa), neblina y días de intenso sol.[8]

Posee una superficie de 28 544 ha. y un rango altitudinal 3 150–4 445 msnm. [8] La temperatura mínima es de -2ºC y la máxima durante el día de 18ºC. [8] La precipitación fluctúa entre los 1000–2000 mm y la precipitación media anual es de

1200 mm. [8] En el Parque Nacional Cajas la caída de nieve es un fenómeno normal y esto se debe a

la sobrecarga de nubes lo que origina constantes precipitaciones y que por el frío intenso caen incluso en forma de nieve en la zona.[9]

Debido a que es un páramo andino, el tipo de lluvia es constante de largo periodo y baja intensidad. [10]

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7. MARCAS Y MODELOS DE PLUVIOGRAFOS

Dentro de las marcas más recomendadas se encuentran las siguientes:

HIDROLOGICAL SERVICES CAMBELL SCIENTIFIC HOBO TEXAS

Los modelos representativos de cada marca mencionada, poseen características las cuales serán ilustradas a continuación:

7.1 HIDROLOGICAL SERVICES

Pluviografos con balancín: El balancín gira cuando 0.2 mm, 0.5mm, 1.00mm de precipitación ha sido recolectada. Cada giro es grabado por un datalogger [1]. La Tabla 1 describe las especificaciones de los modelos de pluviografos [11]:

Tabla 1: Especificaciones de los modelos: HIDROLOGICAL SERVICES [11]

Los pluviógrafos registran datos de precipitación en un Datalogger. La Tabla 2 indica algunas especificaciones de modelos [11]:

Tabla 2: Especificaciones datalogger: HIDROLOGICAL SERVICES [11]

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7.2 CAMBELL SCIENTIFICLa Tabla 3 describe algunas de las principales especificaciones de los modelos de la marca de pluviógrafos CAMBELL SCIENTIFIC [12]:

Tabla 3: Especificaciones modelos: CAMBELL SCIENTIFIC [12]

7.3 HOBOLa Tabla 4 describe algunas de las principales especificaciones de los modelos de la marca de pluviógrafos HOBO [13]:

Tabla 4: Especificaciones modelos: HOBO [13]

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7.4 TEXAS INSTRUMENT La Tabla 5 describe algunas de las principales especificaciones de los modelos de la marca de pluviógrafos TEXAS [14]:

Tabla 5: Especificaciones modelos: TEXAS [14]

8. LISTA DE PRECIOS

Los precios de la primera columna son los precios obtenidos del catálogo[15] , los precios reales fueron multiplicados por un factor de mayoración de 1.8 (iva) debido que el vendedor mencionó que es un agregado al precio del aparato debido a algunos aspectos adicionales. En la siguiente tabla se colocan los precios de los pluviógrafos de cada marca [15]:

PRECIOS

MARCA MODELOPRECIO($)

PRECIO REAL($)

TE525M 480 864TEXAS TE525M-L 480 864

TE525WS 480 864TE525WS-L 480 864

CAMBELL 52202-L 800 144052203-L 700 1260CS700 1500 2700CS700-L 1500 2700

HYDROLOGIC TB4 1100 1980SERVICES TB4-L 1100 1980

TB6 (0,2%) 1100 1980TB6 (0,1%) 1400 2520

HOBO RG3-M 420 756S-RGA-M002 410 738

Tabla6: Costos de pluviografos [15].

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9. SELECCIÓN DEL TIPO DE PLUVIOGRAFO

Como se mencionó en el inicio del documento ahora se precede a realizar la selección del tipo de pluviógrafo de acuerdo a las siguientes características:

Temperatura del sitio de colocación. Rangos de precipitación. Topografía existente en el lugar. Tipos de precipitación existentes en el lugar. Costo del pluviografos. Precisión. Diámetro del colector. Intensidad máxima.

9.1 Análisis:

Temperatura del sitio de colocación.

La temperatura mínima es de -2ºC y la máxima durante el día de 18ºC [8]. Los modelos que están dentro de este rango según sus especificaciones mencionadas, están en la Tabla 7:

TEMPERATURASMARCA MODELOHYDROLOGIC TB4SERVICES TB3

TB6

CAMBELL 52202-LCS700H-L

CS725HOBO RG3

Tabla 7: TEMPERATURAS DE PLUVIOGRAFOS [14].

Rangos de precipitación

Debido a que en el P.N. Cajas se dan precipitaciones de baja intensidad y larga duración [10], en este punto del vamos a elegir el tipo de pluviografos por la intensidad máx. (baja) y la capacidad del balancín. Los modelos que están dentro de este rango según sus especificaciones mencionadas, están en la Tabla 8:

PRECIPITACIONMARCA MODELOHYDROLOGIC TB4SERVICES TB3

TB6

CAMBELL 52202-LCS700H-L

CS725HOBO RG3

Tabla 8: MODELOS DE PLUVIOGRAFOS [14].

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Diámetro del colector.

Este es un factor importante al momento de elegir un pluviógrafo, debido a que mientras mayor sea el diámetro mayor será el precipitación puntual captada y menor el error obtenido, además debido a los fuertes viento existentes en la zona [8] necesitamos tener una mayor área de captación. Se presentan los diámetros(mm):

DIAMETRO DEL COLECTORMARCA MODELO ɸ (mm)HYDROLOGIC TB4 200SERVICES TB3 200

TB6 200

CAMBELL 52202-L 185CS700H-L 200

CS725 127HOBO RG3 154

Tabla 9: Diámetro del Colector [14].

Precisión y Costo

Estos parámetros se relacionan de forma directa, es decir, mientras mayor sean la precisión mayor será el costo del pluviógrafo, pero además estos parámetros están relacionados por el número de estaciones que se coloquen en el P. N. Cajas.

COSTO Y PRESICIONMARCA MODELO PRECIO REAL($) PRECISIONHYDROLOGIC TB4 1980 ± 2% [0-250] mm/hSERVICES TB3 1980 ± 2% [0-250] mm/h

TB6 1980 ± 1% [0-50] mm/hTB6 2520 ± 2% [50-100] mm/h

CAMBELL 52202-L 800 ± 3% hasta 50mm/hCS700H-L 1500 ± 2% 500 mm/h

CS725 800 ± 15% [300-600] mm/hHOBO RG3-M 420 ± 1% 20 mm/h

10. CONCLUSION

Del análisis realizado se escoge 2 pluviógrafos: Cambell 52202-L o HOBO RG3-M debido a que tienen costo y precisiones aceptables.

Figura 5: Cambell 52202-L [12].

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BIBLIOGRAFIA:

[1]. Precipitación, Rolando Célleri Alvear, Patricio Crespo, Octubre2012[2]. Principios y Fundamentos de la Hidrología Superficial, Agustín Felipe Breña Puyol. [3]. Principios de hidrogeografía. Estudio del ciclo hidrológico Serie Textos Universitarios, Núm. 1, PRECIPITACION.[4].ORGANIZACIÓN METEOROLOGICA MUNDIAL (OMM) , N° 168, ADQUISICIÓN Y PROCESO DE DATOS, ANÁLISIS, PREDICCIÓN Y OTRAS APLICACIONES GUÍA DE PRÁCTICAS HIDROLÓGICAS [5]. "Engineering Hydrology", Víctor M. PONCE, Editorial Prentice Hall, 1989[6]. Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología.[7]. http://www.hydrologicalusa.com[8] Clubvisita ecuador, registro Julio 4, 1977, R. O. Nº 317, Plan de manejo 2006. [9] Red Hidrometeorológica de la Empresa de Telecomunicaciones, Agua Potable y Alcantarillado (Etapa).[10]. Ecología, hidrología y suelos de páramos, Luis Daniel Llambí, Alejandra Soto-W., Rolando Célleri, Bert De Bievre, Boris Ochoa, Pablo Borja, PROYECTO PÁRAMO ANDINO, Mayo 2012[11]http://www.hydrologicalservicesamerica.com/ products/cat/meteorology/rainfall/[12] http://www.campbellsci.com/precipitation[13] http://www.onsetcomp.com/products/data-loggers-sensors/rainfall[14] http://www.texaselectronics.com/pl_type_rainfall.htm[15] PRICE LIST. ENVIRONMENTAL SENSORS AND SUPPORTING HARDWARE, Effective March 1, 2010

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