Introducción

La ciencia que estudia los fenómenos atmosféricos se denomina meteorología, es la

encargada del estudio del tiempo en determinadas regiones. Los registros de las mediciones

realizadas durante diferentes períodos de tiempo se llevan a cabo en estaciones

meteorológicas las cuales cuentan con equipos y herramientas especializadas y calibradas

con las cuales se pueden medir la cantidad de luz solar durante el día, la presión

atmosférica, la cantidad de humedad en el ambiente y otros fenómenos geológicos e

hidrológicos. En Guatemala existe una entidad encargada de llevar el registro de estas

mediciones, esta entidad se denomina Instituto Nacional de Sismología, Vulcanología,

Meteorología e Hidrología, conocida por sus siglas como INSIVUMEH.

En Guatemala se encuentran instaladas varias estaciones meteorológicas con las cuales se

puede llevar un registro del comportamiento climático en varias regiones del país en

períodos de tiempo que van desde días, meses o incluso años. Estos datos recabados son de

gran utilidad para la aplicación de nuevas tecnologías en el país.

Objetivos

General:

Conocer los diferentes aparatos que se encuentran en una estación meteorológica así como su funcionamiento y su aplicación para mediciones específicas.

Específicos:

Determinar el funcionamiento y la aplicación de los aparatos que se encuentran en el INSIVUMEH.

Analizar diferentes variables climatológicas registradas en una estación meteorológica.

Establecer las normas para la instalación de una estación meteorológica.

Evaluar los datos climáticos registrados en una estación meteorológica e interpretar las gráficas generadas con los datos obtenidos.

Las componentes de una estación meteorológica

Terreno circundante:Este terreno debe ser plano y libre de obstrucciones y obstáculos que los rodean deben

encontrarse a una distancia y su altura aparente sobre el suelo, no exceda los 10 grados, del

horizonte al Este y Oeste debe ser despejado. El suelo debe estar cubierto y debe ser

circulado por una malla metálica.

Parcela meteorológica:Una porción de terreno rectangular o cuadrado está destinado para la protección de los

instrumentos al aire y también en el está integrado un abrigo meteorológico.

Abrigo meteorológico:Su función es proteger los instrumentos más sensibles como los termómetros, sicrómetros,

termohigrógrafos, evaporómetros, higrómetros, termógrafos e higrógrafos. Tiene que estar

construido de forma que permita la libre circulación del aire para mantener la temperatura.

Las paredes y puertas deben estar formadas por dobles persianas, para impedir el acceso de

la radiación solar, el techo exterior deben ser inclinado para dejar escurrir el agua de lluvia.

Oficina local para el observador:Cuando el tipo de estación requiere la instalación de instrumentos para medir la presión

atmosférica o de equipo para radio comunicación. La estructura debe ser sólida, el techo de

concreto ya que permite instalación de equipo como medidores de viento.

Instrumentación:La correcta medida de los elementos meteorológicos depende de un alto porcentaje de

instalaciones de los instrumentos. Para que las observaciones efectuadas en diferentes

estaciones sean compatibles.

Descripción del uso y funcionamiento de los aparatos meteorológicos

Heliógrafo:

El heliógrafo es un Instrumento que se utiliza para medir la duración del brillo solar, se

utiliza una Campbell-Stokes, en un esfera de cristal que actúa como lente convergente en

todas direcciones el foco se forma sobre una banda de registro de cartulina que se dispone

curvada concéntricamente con esfera. El heliógrafo en su cara interior del soporte presenta

tres sistemas de ranuras. Hay dos fajas curvas, una más corta que la otra y una faja recta,

esta se utiliza en la época equinoccios se encaja en las ranuras centrales, ‘’banda

equinoccial’’ hay que asegurarse que las cifras de las horas estén en su posición correcta

(bandas de invierno) con el borde cóncavo hacia arriba siempre en el hemisferio y la faja

curva larga se usa en el solsticio de verano ‘’bandas de verano’’ con el borde convexo hacia

arriba. (INSIVUMEH, folleto meteorología, p.4).

Funcionamiento:

(INSIVUMEH) en el folleto de meteorología menciona. “Cuando el sol brilla, quema la

cartulina dejando marcado sobre la banda un surco en la salida hasta la puesta del sol puede

utilizarse una brújula para orientar el instrumento meridiano local con el extremo más alto

del eje mirando hacia el polo norte” (p.4). En las bandas están marcadas las horas y las

medias horas del día. Cuando la luz del sol se muestra intermitente debido a la presencia de

nubes, el foco luminoso no actúa y por tanto el trazo quemado queda interrumpido. Si la

nubosidad desaparece, vuelve a reanudarse la carbonización de la cartulina. La suma de las

longitudes de las líneas quemadas truncadas da el tiempo total de la luminosidad solar o

insolación del día correspondiente. Se llama fracción de insolación a la relación existente

entre la insolación real de un día y la que se hubiera producido en caso de que el sol

hubiese estado continuamente incidiendo sobre la bola del heliógrafo.

Es importante que el heliógrafo no sea interferido por barreras cercanas u otros obstáculos

del terreno. Se debe colocar con su base completamente nivelada a la altura de un metro,

sin alteración por viento, humedad, temperatura o cercanía de elementos que puedan

bloquear la incidencia de los rayos solares. Además, para que los rayos del Sol alcancen el

heliógrafo sin impedimento alguno causado por el instrumento mismo, éste se debe colocar

de forma paralela al eje terrestre, y se debe hacer coincidir la escala de latitudes en su

montura con la latitud real del lugar.

El brillo solar, al ser la medida de la cantidad de horas que el suelo recibe radiación solar

directa, tiene aplicaciones prácticas que incumben a una gran variedad de disciplinas. La

energía solar

Figura No.1 Esquema heliógrafo de Campbell-Stokes

Figura No.2 Bandas utilizadas en el heliógrafo. Se usa una banda diaria por lo que se cambia todos los días. Las unidades de medida son las horas y minutos

Actinógrafo:

El actinógrafo es de funcionalidad similar al heliógrafo.Se utiliza para medir la radiación

solar global diaria. El censor está formado por tres láminas bimetálicas de iguales

dimensiones compuestas por dos metales de distintos coeficientes de dilatación. La lámina

central está ennegrecida con una pintura de alto poder absorbente, en consecuencia lámina

negra se calienta más que las blancas, esta diferencia de temperatura que es

aproximadamente proporcional. Todo está protegido por una caja metálica que posee una

cúpula semiesférica transparente a la radiación global, por debajo se encuentran el censor y

el disco que tiene un objeto impedir el paso de la radiación al interior del actinógrafo, debe

instalarse perfectamente horizontal, la cúpula semiesférica se orienta hacia arriba para que

reciba radiación en un ángulo sólido de 180º las láminas sensibles o bimetálicas queden

orientadas en la dirección Este-Oeste al norte para las estaciones del hemisferio norte y

hacia el hemisferio sur. (INSIVUMEH, folleto meteorología, p.4)

Funcionamiento:

Posee una pluma inscriptora que registra sobre una faja de papel el desplazamiento

producido, esta se coloca sobre un tambor que gira con velocidad constante mediante un

sistema de relojería. La marcación varía según la posición del sol, entre las 11:00 a.m. y 12

p.m. el sol llega a su posición más alta el cual es el cenit, teniendo así la radiación solar más

intensa. Cuando en un día existió mucha nubosidad la gráfica del actinógrafo muestra una

curva irregular dando indicios de las variaciones de radiación. Una vuelta del tambor dura 8

días y la unidad de medida: (cal/cm2*min) o (joule) (watts).

Figura No.3 Actinógrafo. Figura No.4 Grafica del Actinógrafo. En el eje horizontal se subdivide en horas y días, en el eje vertical da lectura de la intensidad solar

Pluviógrafo:

Para registrar en forma continua las cantidades de precipitación caídas se utiliza el

pluviógrafo. Los registros pueden definir la cantidad de precipitación, el tiempo que esta

utilizó, con lo cual se puede analizar la distribución de la lluvia en el tiempo para así

calcular la intensidad de lluvia. Existen tres tipos de pluviógrafos: el de balanza, el peso y

el flotador. El flotador con sifón o Hellmann es el más usado es un cilindro terminado en

su parte superior en una boca circular de 200 centímetros cuadrados de superficie,

delimitada por un anillo de bronce con borde biselado va unido a una caja cilíndrica de

mayor diámetro y de una altura de 1.10 metros debidamente protegido, el sistema

registrador del aparato y una jarra colectora. El agua de lluvia recogida por el receptor para

un embudo y un tubo al mecanismo registrador. Su instalación debe comprender entre 1.25

y 2.00 metros sobre la superficie el termómetro seco sirve para obtener la temperatura del

aire o ambiente, el termómetro húmedo, tiene el bulbo cubierto o por una muselina de

algodón color blanco, que se mantiene húmeda con la ayuda de una mecha quemada por

algunos silos del mismo material, de bastante espesor, trenzados, cuya extremidad está

introducida en un pequeño recipiente con agua destilada, se moja la muselina y se proceda

darle cuerda al ventilador se observa que ambas temperaturas varían, sobre todo la del

termómetro húmedo que baja con rapidez al cabo de dos o tres minutos las temperaturas de

los termómetros se estabilizan, quedando así por unos minutos y luego empezar a subir de

nuevo. El recipiente debe estar alejado del termómetro para que los efectos de evaporación

del agua en el recipiente no afecte el bulbo del termómetro la muselina debe cambiarse con

frecuencia. (INSIVUMEH, folleto meteorología, p.2)

Los cuatro detalles importantes que se pueden obtener gracias a la medición del

Pluviógrafo son:

1. Hora de inicio de la precipitación.

2. Hora de finalización de la precipitación.

3. Duración de la precipitación

4. Cuantos mm de lluvia cayeron en dicho momento.

Funcionamiento:

Hay una plumilla conectada al flotador que se desplaza verticalmente al subir el nivel del

agua en el cilindro, siguiendo unas guías que imposibilitan cualquier otro tipo de

movimiento. El flotador hace que la plumilla suba y marque en el eje vertical los

milímetros de agua que han caído, si en una lluvia intensa llueve más de lo que la capacidad

de cilindro recolector principal lo permite, se produce un proceso de vaciado el cual

traslada el agua a otro recolector más grande ubicado en la parte inferior. Este

procedimiento no debe de tardar más de 10 segundos para que se pueda tener control del

nuevo proceso de recolección de agua.

Pluviómetro

Consiste en un cilindro cuya boca receptora tiene un área de 200 centímetros cuadrados,

por un anillo de bronce con borde biselado, en la parte superior unido al borde biselado

cuyo fondo tiene forma de embudo y ocupa aproximadamente la mitad del cilindro. El

agua recogida va a través del embudo a una vasija de boca estrecha llamada colector, y

para evitar la evaporación por calentamiento, está aislada del cilindro exterior.

(INSIVUMEH, folleto meteorología, p.1)

Funcionamiento:

Figura No.5 Pluviografo ubicado en el INSIVUMEH

Figura No.6 Esquema de pluviografo de flotador

Partes

1 borde del receptor

2. Embudo

3.Cilindro de recolección principal

4.Flotador

5. Tambor registrador

6.Varilla del flotador

7.Ajuste del sifón

8. Plumilla registradora

9. boquilla receptora

Para la medición del agua recolectada en el pluviómetro se utiliza una probeta de vidrio o

de plástico graduado con una escala de milímetros o pulgadas, está presente unas rayitas

largas que definen los milímetros y unas rayitas cortas que definen décimas de milímetros.

Detalla la cantidad de volumen en mm y su observación climática debe ser en horario

constante de 7a.m., 1p.m. y 6 p.m. de cada día.

Abrigo Meteorológico:

Su función es proteger los instrumentos más sensibles como los termómetros, sicrómetros,

termo-higrógrafos, evaporímetros, higrómetros, termógrafos e higrógrafos tiene que estar

construido de forma, que permita la libre circulación del aire para mantener la temperatura.

Las paredes y puertas debe estar formadas por dobles persianas, para impedir el acceso de

la radiación solar, el techo exterior debe de ser inclinado para dejar escurrir el agua de

lluvia. Además debe estar pintado de blanco en base a la física de los colores para que no

absorba la luz solar. (INSIVUMEH, folleto meteorología, p.1)

Figura No.7 Esquema pluviómetro

Termómetro De Máxima

Permite conocer la temperatura más alta presentada en un día o en período determinado de

tiempo. Se presenta dos o tres horas después del mediodía, cuando el suelo ha absorbido

durante varias horas la radiación solar. Tiene los mismos componentes de un termómetro

normal exceptuando:

• Estrangulamiento en el tubo capilar cerca del bulbo.

• Escala graduada en el rango de 20 a 65 grados C.

Funcionamiento:

Al aumentar la temperatura la dilatación del mercurio contenido en el bulbo puede vencer

la resistencia propuesta por el estrangulamiento y fluir, fácilmente por el tubo capilar;

cuando la temperatura disminuye, el mercurio se contrae, pero la columna del tubo capilar

no tiene la suficiente fuerza para pasar por el estrangulamiento y regresar al bulbo, el

Figura No.8 Esquema abrigo meteorológico

depósito del mercurio debe quedar inclinado hacia abajo uno o dos grados de la horizontal,

con objeto de la columna quede con el contacto con el estrangulamiento y así evitar que la

columna que indique la temperatura máxima se altera por desplazamiento en el tubo

capilar. (INSIVUMEH, folleto meteorología, p.2)

Termómetro De Mínima:

Permite conocer la temperatura más baja presentada en dos observaciones. Por la noche la

ausencia de radiación solar directa la pérdida de calor debido a la radiación terrestre se

traduce en un descenso de la temperatura de la superficie del globo; tal enfriamiento en

noches con cielo despejado puede provocar la formación de heladas y nieblas, por el

contrario en noches con el cielo cubierto las temperaturas mínimas son más altas. Tiene

los mismos componentes de un termómetro normal exceptuando:

• Elemento sensible es etanol o alcohol etílico debido a que su punto de congelación

se presenta con 112 grados C y su punto de ebullición a 78 grados C.

• El depósito del alcohol tiene la forma de “U’’ para aumentar la superficie de

contacto entre el bulbo y el aire.

Figura No.9 Termómetro de máxima

• En el tubo capilar dentro de la columna de alcohol, se posee un índice móvil de

vidrio o esmalte, de color azul o negro y de 12 a 14 mm de longitud.

• Escala grabada en el rango de 25 a 50 grados C.

Funcionamiento:

Al disminuir la temperatura, el alcohol se contrae que cuando el menisco de la columna de

alcohol alcanza el índice, lo empuja hasta señalar la temperatura más baja presentada. Al

aumentar la temperatura el alcohol se dilata y pasa entre el índice y las paredes del tubo

capilar. Se instala en la parte superior del psicrómetro. Debe quedar en forma horizontal

para evitar que el índice se desplace por efecto de gravedad. (INSIVUMEH, folleto

meteorología, p.2)

Termógrafo

Sirve para la medición y registro continuo de las variaciones de la temperatura. Están

dotados de censores bimetálicos o del tubo de burdon ya que son económicos, seguros y

portátiles. Incluye un mecanismo de banda rotativa que es común entre el grupo de

instrumentos registradores, la diferencia es el elemento sensible que se utiliza. Se puede

Figura No.10 Termómetro de mínima.

comparar la temperatura del termómetro seco con al del termógrafo y ajustar el punto cero

si es necesario. (INSIVUMEH, folleto meteorología, p.3).

Aspiro psicrómetro:

Lo forma cuatro termómetros ubicados dentro del abrigo meteorológico, el termómetro del

bulbo seco y el termómetro de bulbo húmedo estos van colgados.

El principio de funcionamiento consiste en la lectura de dos termómetros uno de bulbo

húmedo y el otro de bulbo seco. La evaporación del agua, que cubre como una película el

bulbo del termómetro de mercurio (bulbo húmedo) produce un enfriamiento, debido a la

salida de moléculas aleatoriamente más energéticas de la película líquida que ocurre

durante la evaporación, y esto se produce, hasta que se alcanza el punto de equilibrio,

cuando el flujo de moléculas de agua evaporadas se iguala al flujo de moléculas

condensadas (saturación). El agua se absorbe por capilaridad de un recipiente, mediante un

material poroso que cubre el bulbo del termómetro.

Para hacer la lectura de la temperatura de bulbo húmedo, se da cuerda al ventilador para

aumentar la evaporación del agua de la camisa húmeda que cubre el bulbo del termómetro

y se deja ventilando unos minutos hasta observar que la lectura de la temperatura esté fija.

Figura No.11 Fotografía mas esquema del termógrafo

Ambas lecturas, del termómetro húmedo y seco, se utilizan para obtener la humedad

relativa en la carta psicrométrica.

Los otros dos termómetros, son los de máxima y mínima, descritos en los dos incisos

anteriores.

Geotermómetros:

Estos instrumentos registran las variaciones de la temperatura en el suelo a diferentes

profundidades, las longitudes de estos aparatos son: 2, 5, 10, 15, 20, 30, 50, y 100 cm. Para

la industria agrícola es de suma importancia el registro de dichas temperaturas ya que con

estas se puede determinar de forma más eficiente el cultivo y siembra de diferentes

productos. La instalación del geotermómetro se realiza en un pozo subterráneo estrecho en

el que se introduce la varilla o soporte de madera a la profundidad requerida.

Figura No.12 imagen de Aspiro Psicrómetro ubicado en el INSIVUMEH

Anemómetro:

Este instrumento marca el recorrido total del viento, está compuesto por tres o cuatro aspas

en forma de cazuela, se encuentran instaladas una en cada extremo de cada aspa; unidas a

un eje vertical con el cual giran debido a la fuerza del viento. Estos aparatos se colocan en

una posición elevada para captar los datos sin ninguna interferencia por árboles o edificios

altos que se encuentren en la zona y puedan interferir con la trayectoria del viento.

1. Molinete y cazuela.

2. Contador de revoluciones.

3. Veleta indicadora de dirección.

Anemógrafo:

Es un instrumento empleado para registrar la velocidad y dirección del viento, tiene una

estructura similar al anemómetro pero este cuenta con a un mecanismo que registra los

Figura No.13 Geotermómetro común en una estación meteorológica.

Figura No.14 Esquema del Anemómetro.

datos tomados. Este aparato debe ser instalado a una altura de 10 metros para que el viento

no se vea afectado por los árboles o edificios a su alrededor.

1. molinete y cazuela

2. Veleta indicadora de dirección del viento

3. Grafica de datos registrados

Hidrógrafo:

Este artefacto emplea cabellos de mujer, de preferencia rubios. Este aparato registra la

capacidad de las sustancias en absorber el vapor del ambiente, a estas sustancias se les

denomina isotrópicas. Los cabellos rubios de mujer tienen la característica de estirarse

cuando aumenta la humedad, debido a ello el sistema de poleas con el cual está conformado

el hidrógrafo, tiran de su extremo libre y hacen que la polea gire para así poder generar una

grafica con respecto del tiempo.

Figura No.15 Anemógrafo común.

1. Sistema de poleas.

2. Graficas

Termohigrofrafo:

Es un instrumento mecánico de medición utilizado en meteorología para registrar tanto

temperatura como la humedad relativa que posee en la base del tambor un mecanismo de

relojería para que lo haga girar. Posee un engranaje doble calibrado para que dé un giro

completo en un día o una semana. La banda de papel posee un pre impreso con los días o

las horas del día y la humedad relativa en % y la temperatura en ºC. O unidades según

sistema de medida.

Se lo utiliza en meteorología, confort higrotérmico para calefacción y aire acondicionado,

clima interior en edificios, en arquitectura bioclimática, en museos donde se conservan

objetos que se deterioran con la humedad, entre otros donde la relación temperatura y

humedad sea relevante.

Hidrógrafo atmosférico.

Figura No.17 Termohigrógrafo.

Higrómetro:

Este instrumento es empleado para percibir el grado de condensación de humedad

atmosférica y conseguir la temperatura a la que se empaña al enfriarse de forma paulatina la

superficie. Un higrómetro es un instrumento que se usa para la medir el grado de humedad

del aire, o un gas determinado, por medio de sensores que perciben e indican su variación.

Este instrumento cuenta con una aguja indicadora de humedad relativa en grados Celsius.

Barómetro de mercurio:

Un barómetro es un instrumento que mide la presión atmosférica. La presión atmosférica es

el peso por unidad de superficie ejercida por la atmósfera. Uno de los barómetros más

conocidos es el de mercurio. El barómetro de mercurio indica la presión atmosférica

directamente por la altura de la columna de mercurio. Este instrumento está formado por un

tubo de vidrio de 850 mm de altura, abierto por el inferior y cerrado por el extremo

superior.

Figura No.18 Imagen de un higrómetro.

Barógrafo:

El barógrafo es un instrumento que registra la presión atmosférica y su variación a través

del tiempo. Este aparato está conformado por un mecanismo de cápsulas apiladas las cuales

se contraen con la variación de la presión, con un cilindro giratorio en el cual se coloca una

banda de papel en la cual se registra una grafica alrededor de un día por vuelta o una vuelta

por semana dependiendo de la información que se quiera registrar. Este instrumento debe

colocarse en aislamiento para evitar dilataciones por los gases en el ambiente.

Partes:

1. Cilindros aneroides apilados.

2. Cilindro giratorio.

3. Papel para gráfica.

4. Aguja trazadora de grafica.

Figura No.19 Barómetro de mercurio.

Figura No.20 Barógrafo convencional.

Evaporímetro de Piche:

Aparato que mide la evaporación potencial, es decir, la cantidad de agua por unidad de área

y de tiempo que se evapora a través de una pequeña superficie puesta al aire libre. Es un

tubo cilíndrico de vidrio de aproximadamente 30 cm de longitud y un centímetro de

diámetro fijado en la parte superior y abierto en la inferior. El extremo inferior se tapa con

un disco de papel de feltro, de 3 cm de diámetro, debe ser humedecido previamente. y

luego se llena el tubo con agua destilada. Debe ir colgado dentro de un abrigo

meteorológico de la estación en forma vertical, evitando el contacto con las paredes. El

disco de papel debe cambiarse semanal mente para llevar un registro de los cambios de

temperatura.

Tanque de Evaporación:

Figura No.21 Evaporímetro de Piche ubicado dentro de un abrigo meteorológico.

Consiste en un tanque cilíndrico de hierro galvanizado para evitar la corrosión, cuyas

dimensiones varían siendo el más general de 25 cm de profundidad y 1.20 m de

profundidad. Con este aparato su puede medir la cantidad de agua evaporada en milímetros

durante el día debido a la cantidad de calor en el ambiente, para ello cuenta con un tornillo

fijado en el centro mediante un trípode; este tornillo está graduado en milímetros con el

cual se puede llevar un registro del cambio en la altura de liquido.

Las mediciones las realiza una persona ajustando el tornillo a cierta altura por la mañana y

en la tarde deberá registrar la diferencia de altura con ayuda de un micrómetro y con equipo

auxiliar como un anemógrafo o anemómetro.

La altura del liquido debe ser de 5 a 7 cm por debajo del borde del tanque y en épocas

lluviosas el nivel debe mantenerse en 7.5 cm para evitar que el liquido se rebalse del tanque

debido a la precipitación.

Las variables meteorológicas

La temperatura.

Figura No.22 Tanque de evaporación más tornillo graduado para realizar mediciones de cambios de altura en el agua.

Rodríguez, Capa, Portela, (2004) indican: Es de toda conocida que la temperatura es una de las

magnitudes más utilizadas para describir el estado de la atmósfera. De hecho, la información

meteorológica que aparece en los medios de comunicación casi siempre incluye un apartado

dedicado a las temperaturas: sabemos que la temperatura del aire varía entre el día y la noche, entre

una estación y otra, y también entre una ubicación geográfica y otra. En invierno puede llegar a

estar bajo los 0º C y en verano superar los 40º C.

Formalmente, la temperatura es una magnitud relacionada con la rapidez del movimiento de las

partículas que constituyen la materia. Cuanta mayor agitación presenten éstas, mayor será la

temperatura.

Para medir la temperatura, tenemos que basarnos en propiedades de la materia que se ven alteradas

cuando ésta cambia: la resistencia eléctrica de algunos materiales, el volumen de un cuerpo, el color

de un objeto, etc. El instrumento que se utiliza para medir la temperatura se llama termómetro y fue

inventado por Galileo en 1593. Hay muchos tipos distintos de termómetros.

La presión atmosférica.

Rodríguez, Capa, Portela, (2004) indican: El aire que nos rodea, aunque no lo notemos, pesa y, por

tanto, ejerce una fuerza sobre todos los cuerpos debida a la acción de la gravedad. Esta fuerza por

unidad de superficie es la denominada presión atmosférica, cuya unidad de medida en el

Sistema Internacional es el Pascal (1 Pascal = 1N/m2).

La presión atmosférica depende de muchas variables, sobre todo de la altitud.Cuanto más arriba

en la atmósfera nos encontremos, la cantidad de aire por encima de nosotros será menor, lo que hará

que también sea menor la presión que éste ejerza sobre un cuerpo ubicado allí. El siguiente gráfico

muestra los valores promedio de la presión atmosférica en función de la altitud. En él puede

apreciarse cómo la presión atmosférica desciende con la altura, mostrando un decrecimiento

aproximadamente exponencial (Rodríguez, et al., 2004).

El viento.

Rodríguez, Capa, Portela, (2004) indican: El viento consiste en el movimiento de aire desde una

zona hasta otra. Existen diversas causas que pueden provocar la existencia del viento, pero

normalmente se origina cuando entre dos puntos se establece una cierta diferencia de presión o de

temperatura.

En el primer caso, cuando entre dos zonas la presión del aire es distinta, éste tiende a moverse desde

la zona de alta presión a la zona de baja presión. Algo similar a lo que ocurre dentro de un tubo de

pasta de dientes cuando presionamos en un extremo para hacer salir el dentífrico. Al apretar, lo que

producimos es una diferencia de presión entre ese punto y el extremo abierto. Los meteorólogos

dirían que se ha producido un gradiente o diferencia de presión entre ambos extremos.

En la atmósfera, existe una relación directa entre presión y viento, lo que hace que los mapas de

isobaras, que representan los valores de la presión atmosférica, contengan amplia información sobre

la velocidad y dirección del viento. Sólo hace falta saber interpretarlos.

La humedad es la cantidad de vapor de agua que contiene el aire. Esa cantidad no es constante, sino

que dependerá de diversos factores, como si ha llovido recientemente, si estamos cerca del mar, si

hay plantas, etc. (Rodríguez, et al., 2004).

Existen diversas maneras de referirnos al contenido de humedad en la atmósfera:

• Humedad absoluta: masa de vapor de agua, en gramos, contenida en 1m3 de aire seco.

• Humedad específica: masa de vapor de agua, en gramos, contenida en 1 kg de aire.

• Razón de mezcla: masa de vapor de agua, en gramos, que hay en 1 kg de aire seco.

La precipitación:

Rodríguez, Capa, Portela, (2004) indican: Una nube puede estar formada por una gran cantidad de

gotitas minúsculas y cristalitos de hielo, procedentes del cambio de estado del vapor de agua de una

masa de aire que, al ascender en la atmósfera, se enfría hasta llegar a la saturación.

Lo que hemos hecho no es ni más ni menos que reproducir las condiciones ambientales para la

formación de una nube. Tirando del globo hemos hecho disminuir la presión dentro del tarro hasta

que ésta alcance el valor que hace que el aire se sature y condense a la temperatura a la que

estamos. Poniendo el humo en el tarro, hemos proporcionado pequeñas partículas sobre las que se

origina más fácilmente la condensación.

En la realidad, para que el vapor existente en una masa de aire que alcanza la saturación pueda

condensarse en forma de gotitas es preciso que se cumplan dos condiciones: la primera es que la

masa de aire se haya enfriado lo suficiente, y la segunda es que existan en el aire núcleos de

condensación (denominados núcleos higroscópicos) sobre los que puedan formarse gotitas de agua.

La precipitación se puede dar también en forma sólida. El origen de la misma está en la formación

de cristales de hielo en las nubes que tienen su tope a grandes alturas y bajísimas temperaturas (-

40ºC). Estos cristales pueden crecer a expensas de gotitas de agua a muy baja temperatura que se

congelan sobre ellos (siendo el inicio de la formación del granizo) o bien uniéndose a otros cristales

para formar los copos de nieve. Cuando alcanzan un tamaño adecuado y debido a la acción de la

gravedad, pueden salir de la nube dando lugar a la precipitación sólida en superficie, si las

condiciones ambientales son las apropiadas. A veces los copos de nieve o el granizo que salieron de

la nube, si encuentran una capa de aire cálida en su caída, se derriten antes de alcanzar el suelo,

dando lugar finalmente a precipitación en forma líquida (Rodríguez, et al., 2004).

Evaporación:

La evaporación es un proceso físico que consiste en el paso lento y gradual de un estado

líquido hacia un estado gaseoso, tras haber adquirido suficiente energía para vencer la

tensión superficial. A diferencia de la ebullición, la evaporación se puede producir a

cualquier temperatura, siendo más rápido cuanto más elevada sea esta. En el caso de la

meteorología es la cantidad de agua evaporada desde una unidad de superficie durante una

unidad de tiempo en toda la superficie considerada. La unidad de tiempo es normalmente

un día y la altura se expresa en centímetros o milímetros.

Humedad Relativa:

La cantidad de vapor de agua contenida en el aire, en cualquier momento determinado,

normalmente es menor que el necesario para saturar el aire. La humedad relativa es el

porcentaje de la humedad de saturación, que se calcula normalmente en relación con la

densidad de vapor de saturación.

Figura No.23 Ecuación de humedad relativa.

Comportamiento Climático de Estación Meteorología INSIVUMEH

Estación: Puerto de San José

Promedios mensuales y anuales de temperatura en °C

Figura No.24 Mapa de Guatemala con la ubicación de cada estación meteorológica.

ENER

O

FEBRER

O

MARZOABRIL

MAYOJU

NIOJU

LIO

AGOSTO

SEPTIE

MBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

29

30

31

32

33

34

35

Temperatura máxima promedio en°C

°C

Podemos observar que las temperaturas promedio máximas en el Puerto San José se

presentan en el mes de marzo y abril

Promedios mensuales y anuales de humedad relativa en porcentaje (%)

ENER

O

FEBRER

O

MARZOABRIL

MAYOJU

NIOJU

LIO

AGOSTO

SEPTIE

MBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

60

65

70

75

80

85

PROMEDIOS MENSUALES Y ANUALES DE HUMEDAD RELATIVA EN PORCENTAJE (%)

%

El mayor porcentaje de humedad se puede ver que se da entre los meses de septiembre y

octubre, a su vez el mes menos húmedo se da en marzo teniendo un promedio de 69.6% de

humedad en los últimos 21 años.

Figura No.25 Grafica temperatura máxima promedio.

Figura No.26 Grafica de promedios mensuales vs. anuales de humedad relativa

Acumulados mensuales y anuales de lluvia en milímetros (mm)

ENER

O

FEBRER

O

MARZOABRIL

MAYOJU

NIOJU

LIO

AGOSTO

SEPTIE

MBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

0

50

100

150

200

250

300

350

Acumulados mensuales y anuales de lluvia en milimetros m

m d

e llu

via

En el gráfico podemos observar claramente que en el mes de enero es muy poco probable

que llueva en esta zona, en el mes de abril empieza la temporada de lluvias y en el mes de

junio ya se alcanza la mayor cantidad de lluvia, dicha cantidad de lluvia disminuye

levemente para los próximos 4 meses hasta que en noviembre vemos que llueve en mucho

menor cantidad y se mantendrá así nuevamente hasta enero.

Promedios mensuales y anuales de temperatura medida en °C

Figura No.27 Grafica de Acumulados de lluvia mensuales vs. Anuales.

ENER

O

FEBRER

O

MARZOABRIL

MAYOJU

NIOJU

LIO

AGOSTO

SEPTIE

MBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

0

5

10

15

20

25

Promedios mensuales y anuales de temperaturas minimas en°C

°C

En la gráfica observamos que los meses más templados son diciembre, enero y febrero,

desde marzo empieza a aumentar la temperatura mínima hasta el mes de octubre que

empieza a descender gradualmente.

Datos totales mensuales y anuales de lluvia en la región:

ENER

O

FEBRER

O

MARZOABRIL

MAYOJU

NIOJU

LIO

AGOSTO

SEPTIE

MBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

02468

101214161820

TOTALES MENSUALES Y ANUALES DE DIAS DE LLUVIA

Días

de

lluvi

a

Figura No.28 Grafica de promedios mensuales vs anuales de temperaturas mínimas

Figura No.29 Grafica de datos totales mensuales vs anuales de días de lluvia en la región.

Por último al interpretar la anterior gráfica claramente se ve que en los primeros meses del

año llueve en promedio un día al mes, los meses en que más días del mes llueve se da entre

junio y septiembre teniendo este último hasta 18 días de lluvia al mes.

Estación Meteorológica

Una estación meteorológica es una instalación destinada a medir y registrar regularmente

diversas variables meteorológicas. Estos datos se utilizan tanto para la elaboración de

predicciones meteorológicas a partir de modelos numéricos como para estudios climáticos.

Instrumentos y variables medidas

Los instrumentos comunes y variables que se miden en una estación meteorológica

incluyen:

Termómetro, medida de temperaturas en horarios determinados del día; Termómetro de

máximas y mínimas; Termómetros de subsuelo, para medir la temperatura a 5, 10, 20 50 y

100 cm de profundidad; Termómetro de mínima junto al suelo, mide la temperatura mínima

a una distancia de 15 cm sobre el suelo; Barómetro, medida de presión atmosférica en

superficie; Pluviómetro, medida de la cantidad de precipitación; Psicrómetro, medida de la

humedad relativa del aire y la temperatura del punto de rocío; Piranómetro, medida de la

insolación solar; Heliógrafo, medida de las horas de sol; Anemómetro, medida de la

velocidad del viento y veleta para registrar su dirección; Ceilómetro, medida de la altura de

las nubes, pero sólo en el punto donde éste se encuentre colocado.

La mayor parte de las estaciones meteorológicas están automatizadas (E.M.A.) requiriendo

un mantenimiento ocasional. Además, existen observatorios meteorológicos sinópticos, que

sí cuentan con personal (observadores de meteorología), de forma que además de los datos

anteriormente señalados se pueden recoger aquellos relativos a nubes (cantidad, altura,

tipo), visibilidad y tiempo presente y pasado. La recogida de estos datos se denomina

observación sinóptica.

Para la medida de variables en mares y océanos se utilizan sistemas especiales dispuestos

en boyas meteorológicas.

Otras instalaciones meteorológicas menos comunes disponen de instrumental de sondeo

remoto como radar meteorológico para medir la turbulencia atmosférica y la actividad de

tormentas, perfiladores de viento y sistemas acústicos de sondeo de la estructura vertical de

temperaturas. Alternativamente, estas y otras variables pueden obtenerse mediante el uso de

globos sonda.

En todo caso la distribución irregular de estaciones meteorológicas y la falta de ellas en

grandes regiones, como mares y desiertos, dificulta la introducción de los datos en modelo

meteorológicos y complica las predicciones de mayor alcance temporal.

Emplazamiento

Las estaciones se deben emplazar en lugares cuyo clima sea representativo de las

condiciones de la zona. Así, por ejemplo, se evitarán hondonadas cuya temperatura, viento,

etc. puede ser diferente a la de su entorno. Las estaciones meteorológicas deben estar

situadas en un lugar llano y libre de obstáculos que puedan afectar a las observaciones.

Siempre que sea posible, el suelo deberá estar cubierto de césped en una superficie de

10x10 m y el recinto deberá estar acotado para evitar la entrada de personas ajenas. En

cuanto al lugar de emplazamiento de los instrumentos de la estación, no hay unas normas

establecidas al respeto, y es esencial que no se afecten entre sí (por ejemplo, que no se

proyecte sombra sobre el instrumento medidor de la radiación -tanto global como difusa- o

evitar obstáculos que afecten a la recogida de lluvia por el pluviómetro o a la velocidad del

viento). Dentro de las estaciones podemos distinguir las tradicionales, que requieren la

existencia de un observador que las visite diariamente a horas fijas para la toma de medidas

(1), y las automáticas, que son las que se van imponiendo en la actualidad y en la que el

registro de datos se hace automáticamente y prácticamente de forma continua. A partir de

los registros obtenidos en estas estaciones se irán formando sucesivamente las series de

datos horarios, diarios, semanales, mensuales y anuales en los que nos basaremos para

nuestro estudio climático.

Estación climatológica

Una estación climatológica es un área o zona determinada que ha sido destinada a la

obtención, medición y procesamiento de los datos de los distintos fenómenos

meteorológicos que se producen en la atmósfera.

Para estas mediciones, se emplea una serie de instrumentos meteorológicos, que se

encuentran expuestos al aire libre o cubiertos, en un campo de observaciones, que se rige

por una serie de normas impuestas por El Reglamento Internacional de la Organización

Meteorológica Mundial.

Según dichas normas, el campo de observación, debe tener un área de 20 metros de largo

por 20 m. de ancho, estar preferentemente cubierto de grama o vegetación natural la cual

debe podarse, pero nunca regar, puesto que esto modificaría la lectura de los mismos. Hay

que evitar suelos de piedra o asfalto.

La estación debiera estar alejada de la influencia de árboles y edificios; no debe situarse

sobre pendientes muy fuertes, sobre cimas de cerros, en valles profundos o suelos no

característicos de la zona.

Es imprescindible que la estación meteorológica se haya instalado y manejado de acuerdo a

las condiciones expuestas de manera que:

Las lecturas de los instrumentos puedan ser comparables con los datos de otras

estaciones.

Las condiciones de la estación sean representativas de las condiciones agrícolas y

naturales de la región de manera que podamos realizar generalizaciones válidas

sobre el ambiente físico en que se desarrollan las actividades agropecuarias.

Estación hidrométrica

Las estaciones de aforo se usan para conocer con precisión el caudal que circula por un río

y el nivel del agua. Punto en el que se miden y registran los volúmenes de caudal de los

cursos fluviales.

Existen diversos tipos de estaciones hidrométricas cuya estructura está diseñada en base a

modelos hidráulicos que permitan determinar el caudal en base a una estación fijada en el

modelo. Los elementos constitutivos de una estación hidrométrica son:

Tramo de la estación

Tramo de la margen derecha

Sección de aforo

Sección de la mira,

Sección de limnígrafo

Sección de control,

Lecho del río,

Tirante o nivel de agua

Estaciones de radiosonda

Equipo de radiosonda

Equipo de inflado de globo (balanza e hidrógeno)

Equipo de calibración.

Medios electrónicos:

Radio viento: observaciones del viento en capas superiores.

Radiosondas: observa presión, temperatura y humedad en las capas superiores de la

atmósfera con instrumentos que utilizan medios electrónicos de transmisión.

Climáticas: se encarga de la obtención de datos destinados a configurar el estado

medio de la atmósfera en la región considerada. Toma observaciones para fines

climatológicos, es decir para confeccionar registros con los cuales se trazan cartas,

estadísticas, etc. En estas estaciones el dato no tiene urgencia en llegar a la central.

En base a ellas se confecciona el archivo meteorológico.

Estaciones Climatológicas de 1er orden: es una estación donde se efectúan

grabaciones autográficas horarias o bihorarias de presión barométrica, temperatura,

humedad, viento, insolación y precipitación, así como observaciones a horas fijas de

cantidad y tipos de nubes y se toman anotaciones sobre el estado del tiempo.

En definitiva la condición fundamental es tener registros horarios de distintos parámetros.

Barógrafo

Higrógrafo

Termógrafo

Anemógrafo

Heliofanógrafo

Pluviógrafo

También puede poseer instrumental de lectura directa que se lee hora a hora. Además para

la constación de los instrumentos registradores posee:

Termómetros: seco y húmedo

Barómetro de mercurio

Pluviómetro.

Conclusiones

Se determinó la función y la aplicación de los aparatos que se encuentran en una

estación meteorológica, con lo cual se pudo establecer que cada aparato está

diseñado para realzar una medición específica de los diferentes fenómenos

atmosféricos, geológicos o hidrológicos para llevar un registro de cada uno de estos.

Los datos recabados por estos instrumentos son de gran importancia para la

aplicación de nuevas tecnologías, evaluación de proyectos ingenieriles y agrícolas.

Todas las estaciones meteorológicas deben cumplir con ciertas normas para

garantizar que los datos recabados por los instrumentos cumplen para cualquier

parte del mundo. La OMM es la institución encargada de velar por el cumplimiento

de las normas y así garantizar que los datos obtenidos no tengan un margen de error

mayor al permisible.

La estación estudiada fue el puerto de San José (Escuintla), ya que representa una

estación que puede medir 10 parámetros meteorológicos, para los que representa la

lluvia la precipitación en mm, un incremente en los meses de junio a septiembre lo

que indica la información es correcta ya que corresponde a la época de invierno en

Guatemala.

Bibliografía

Definición de viento [En línea]. Disponible en: http://definición.de/viento/. – 25 de

julio de 2015.-

Humedad relativa [En línea]. Disponible en: http://hyperphysics.phy-

astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/relhum.html#c1 – 25 de julio de 2015.-

Higrómetro [En línea]. Disponible en:

http://www.astromia.com/glosario/higrometro.htm – 26 de julio de 2015.-

Ministros Jefatura De Gavinetes De Secretaría De Ambiente y Desarrollo Sustentable [En línea]. Organización Meteorológica Mundial. Disponible en: http://www2.medioambiente.gov.ar/acuerdos/organismos/onu/onuomm.htm - 15 de febrero de 2015. –

INSIVUMEH. Estación: INSIVUMEH, PORMEDIOS MENSUALES Y ANUALES DE TEMPERATURA MEDIA [En línea].- Disponible en: http://www.insivumeh.gob.gt/meteorologia/ESTACIONES/GUATEMALA/Insivumeh/Temp_Media_Insivumeh.htm -16 de febrero de 2015.

INSIVUMEH. Estación: INSIVUMEH, PORMEDIOS MENSUALES Y ANUALES DE TEMPERATURA MAXIMA ABSOLUTA. [En línea].- Disponible en: http://www.insivumeh.gob.gt/meteorologia/ESTACIONES/GUATEMALA/Insivumeh/Temp_Maxab_Insivumeh.htm -16 de febrero de 2015.

INSIVUMEH. Estación: INSIVUMEH, PORMEDIOS MENSUALES Y ANUALES DE TEMPERATURA MINIMA ABSOLUTA [En línea]. -Disponible en: http://www.insivumeh.gob.gt/meteorologia/ESTACIONES/GUATEMALA/Insivumeh/Temp_Minima_Insivumeh.htm-16 de febrero de 2015.

Anexos

Tabla 1

Promedios mensuales y anuales de temperatura en °C

Tabla 2

Promedios mensuales y anuales de humedad relativa en porcentaje

Fuente: Instituto Nacional de Sismología Vulcanología Meteorología e Hidrología, (INSIVUMEH)

Tabla 3

Acumulados mensuales y anuales de lluvia en milímetros (mm)

Tabla 4

Promedios mensuales y anuales de temperatura medida en °C

Fuente: Instituto Nacional de Sismología Vulcanología Meteorología e Hidrología, (INSIVUMEH)

Fuente: Instituto Nacional de Sismología Vulcanología Meteorología e Hidrología, (INSIVUMEH)

Tabla 5

Datos totales mensuales y anuales de lluvia en la región

Fuente: Instituto Nacional de Sismología Vulcanología Meteorología e Hidrología, (INSIVUMEH)

Fuente: Instituto Nacional de Sismología Vulcanología Meteorología e Hidrología, (INSIVUMEH)

INDICE

Introducción.......................................................................................................................................1

Objetivos............................................................................................................................................2

Las componentes de una estación meteorológica.............................................................................3

Terreno circundante:......................................................................................................................3

Parcela meteorológica:..................................................................................................................3

Abrigo meteorológico:...................................................................................................................3

Oficina local para el observador:....................................................................................................3

Instrumentación:............................................................................................................................3

Descripción del uso y funcionamiento de los aparatos meteorológicos............................................4

Heliógrafo:......................................................................................................................................4

Actinógrafo:....................................................................................................................................6

Pluviógrafo:....................................................................................................................................7

Pluviómetro....................................................................................................................................8

Abrigo Meteorológico:...................................................................................................................9

Termómetro De Máxima..............................................................................................................10

Termómetro De Mínima:..............................................................................................................11

Termógrafo..................................................................................................................................12

Aspiro psicrómetro:......................................................................................................................13

Geotermómetros:........................................................................................................................14

Anemómetro:...............................................................................................................................15

Anemógrafo:................................................................................................................................15

Hidrógrafo:...................................................................................................................................16

Termohigrofrafo:..........................................................................................................................16

Higrómetro:..................................................................................................................................17

Barómetro de mercurio:...............................................................................................................17

Barógrafo:....................................................................................................................................18

Evaporímetro de Piche:................................................................................................................19

Tanque de Evaporación:...............................................................................................................19

Las variables meteorológicas...........................................................................................................20

La temperatura.............................................................................................................................20

La presión atmosférica.................................................................................................................21

El viento.......................................................................................................................................21

La precipitación:...........................................................................................................................22

Evaporación:.................................................................................................................................23

Humedad Relativa:.......................................................................................................................23

Comportamiento Climático de Estación Meteorología INSIVUMEH.................................................24

Estación: Puerto de San José............................................................................................................25

Promedios mensuales y anuales de temperatura en °C...............................................................25

Promedios mensuales y anuales de humedad relativa en porcentaje (%)...................................25

Acumulados mensuales y anuales de lluvia en milímetros (mm).................................................26

Promedios mensuales y anuales de temeratura medida en °C....................................................27

Totales mensuales y anuales de lluvia..........................................................................................27

Estación Meteorológica....................................................................................................................28

Instrumentos y variables medidas................................................................................................28

Emplazamiento............................................................................................................................29

Estación climatológica..................................................................................................................30

Estación hidrométrica..................................................................................................................31

Medios electrónicos:....................................................................................................................31

Conclusiones....................................................................................................................................33

Bibliografía.......................................................................................................................................34

Anexos..............................................................................................................................................35

UNIVERSIDAD SAN CARLOS DE GUATEMALA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

LABORATORIO DE HIDROLOGIA

ING. CLAUDIO CASTAÑON

ESTACIÓN METEOROLOGICA

INTEGRANTES:

No. Nombre Carnet Sección 1 Diego Marcelo Alvarez Leche 2010-20206 N2 Douglas Herbierto García Paz 2010-31652 N3 Douglas Adalberto Morales Bravo 2012-12976 N4 Elmer Patricio Coj Sajvin  2012-22715 N

Guatemala 30 de julio de 2015