Informe Visita Est. Meteorologica Iasa

AGUAS SUPERFICIALES-ING. CIVIL

GRUPO N#1

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y CONSTRUCCION

CARRERA:

INGENIERIA CIVIL

CAPT. DE E. AROCA JOSÉ TNTE. DE E. YÉPEZ VICTOR TNTE. DE E. JIMÉNEZ LUIS

DR. CARRERA DAVID INFORME DE LA VISITA TECNICA A LA ESTACION AGROMETEOROLOGICA DEL IASA - ESPE

SEMESTRE AGOSTO – DICIEMBRE DICIEMBRE 2013

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ÍNDICE DE CONTENIDOS B.

RESUMEN…………………………………………………. RESUMEN………………………………………………….22

C.

PALABRAS CLAVES…………………………………….. 3

D.

INTRODUCCIÓN.……………………………………… INTRODUCCIÓN.………………………………………... ... 4

E.

OBJETIVOS………………………………………………. 6

F.

METODOLOGIA Y MATERIALES…………………… 7

G.

RESULTADOS………………...…………………..……… 8 Estación Meteorológica Clásica…………………………... 9 a.

HELIOGRAFO…………………………...…………... HELIOGRAFO…………………………...…………... 9

b.

HIGROTERMOGRAFO HIGROTERMOGRAFO Y PSICROMETRO…….. PSICROMETRO……..10 10

c.

GEOTERMOMETRO GEOTERMOMETRO Y GEOTERMIGRAFO……11

d.

PLUVIOMETRO………………………….................. 12

e.

EVAPORIMETRO TANQUE TIPO A…………….. 14

f.

ANEMÓMETRO…………….……………………….16

Estación Meteorológica Digital o Automática………….. 18 Abrigo Meteorológico………………………..……….….. 20 H.

CONCLUSIONES………………………….……..……… 22

I.

RECOMENDACIONES …………………………………. 23 RECOMENDACIONES………………………………….

J.

BIBLIOGRAFÍA Y LECTURAS CITADAS………….. 24 Páginas Web.………………….…………………………... 25

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ESTACIÓN AGROMETEOROLOGICA DEL INSTITUTO AGROPECUARIO SUPERIOR ANDINO (IASA-ESPE) A. INTEGRANTES: Capt. de E. Aroca José Tnte. de E. Jiménez Luis Tnte. de E. Yépez Victor   

B. RESUMEN: La Estación Agrometeorológica del Instituto Agropecuario Superior Andino (IASA) de la UNIVERSIDAD DE FUERZAS ARMADAS – ESPE, fue inaugurada en el año de 1994, año desde el cual se miden variables hidrometeorológicas como: precipitación (lluvia), evaporación, temperatura del termómetro seco y húmedo, velocidad, dirección e intensidad del viento, altura de la napa freática, intensidad del brillo solar, entre otros; y se siguen tomando lecturas hasta la fecha. La estación agrometeorológica del IASA está ubicada estratégica y geográficamente en un punto fijo georeferenciado en las coordenadas LATITUD 0°23’20’’ N y LONGITUD 78°24’44’’O, ELEVACION 2748m.snm., e n la hacienda “El Prado”, Sangolquí, Pichincha, Ecuador.

Imagen 1.- Ubicación geográfica de la Estación Meteorológica en el IASA Fuente: GOOGLE EARTH (www.googleearth.com)

Toda la Estación Agrometeorológica se compone de una estación digital totalmente automática y de una estación clásica y/o directa semiautomática, en las cuales encontraremos varios instrumentos para medir los diferentes fenómenos climáticos, como el Pluviómetro, Pluviógrafo, Tanque Evaporímetro tipo A, Heliógrafo, Abrigo Meteorológico, Geotermómetro y Anemómetro; de los cuales se obtienen datos en dos principales horarios: 06:00 y 18:00, los cuales son tomados por el operador de la estación. Página 3


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Imagen 2.- Placa ubicada al ingreso de la Oficina de la Estación Meteorológica en el IASA

Las normas de instalación del instrumental seguidas han sido las del Servicio Meteorológico Nacional [SMN] y la Organización Meteorológica Mundial [OMM], y el objeto principal es la medición de parámetros hidrometeorológicos con fines de aplicación en la agricultura, complementar el conocimiento teórico en diferentes ramas de la ingeniería que la puedan aplicar, y brindar información a la Empresa de Agua Potable ubicada en Bellavista. En el país existen aproximadamente 262 estaciones meteorológicas de diferente tipo, pertenecientes a varias instituciones, cuyas actividades tienen relación con el aprovechamiento hídrico y que de acuerdo a su equipamiento se distribuyen de diferentes maneras. (VER ANEXO 1 ) En este contexto, hemos sintetizado los conceptos básicos y el funcionamiento de la estación meteorológica mediante una breve explicación de cada uno de los elementos que la integran. Tabla 1.- Estaciones Meteorológicas Operativas

Estación

Cantidad

%

Agrometeorológica

13

5

Climatológica Ordinaria Climatológica Principal Pluviográfica Pluviométrica Total

71 37 5 134 260

27,3 14,2 1,9 51,5 100

Nota: Fuente: INAMHI, 2010

C. PALABRAS CLAVES: Heliógrafo, Agua, Temperatura, Evaporación, Sol, Lluvia.

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D. INTRODUCCION: Desde la más remota antigüedad se tiene constancia de la observación, de los cambios en la atmósfera y de otros componentes asociados con el movimiento de los astros, con las estaciones del año y con fenómenos relacionados. “ Los antiguos egipcios asociaban los ciclos de crecida del Nilo con los movimientos de las estrellas explicados por los movimientos de la mitología egipcia, mientras que los babilonios predecían el tiempo guiándose por el aspecto del cielo. Pero el término “meteorología” proviene de Meteorológica, título del libro escrito alrededor del año 340 a. C. por Aristóteles, quien presenta observaciones mixtas y especulaciones sobre el origen de los fenómenos atmosféricos y celestes. Los progresos posteriores en el campo meteorológico se centraron en que nuevos instrumentos, más precisos, se desarrollaran y se pusieran a disposición a través del tiempo, de allí viene el aparecimiento del termómetro en 1607 (Galileo Galilei), seguido de la invención del barómetro en 1643 (Torricelli), entre otros. El primer descubrimiento de la dependencia de la presión atmosférica en relación a la altitud fue realizado por Blaise Pascal y René Descartes; la idea fue profundizada luego por Edmund Halley. El anemómetro, que mide la velocidad del viento, fue construido en 1667 por Robert Hooke, mientras que Horace de Saussure completa el elenco del desarrollo de los más importantes instrumentos meteorológicos en 1780 con el higrómetro a cabello, que mide la humedad del aire. Otros progresos tecnológicos, continuaron a través de los tie mpos hasta llegar a la primera imagen televisiva de la Tierra desde el espacio, a través del satélite TIROS-1.” 1

En los últimos años la instrumentación ha evolucionado de manera significativa, lo que ha permitido obtener un registro de variables más completo y eficiente, a través del uso de la instrumentación virtual basado en computadoras personales, cuyo campo de aplicación no se ha limitado tan sólo al área del monitoreo y control de procesos, sino que también está siendo aplicado en el registro de variables físicas en general. En este sentido la hidrología está íntimamente ligada a contar con registros del comportamiento de las variables físicas, tales como: humedad, temperatura, dirección y velocidad de viento entre otras, para la correcta utilización y aprovechamiento de los recursos hídricos a fin de mantener el desarrollo socio – económico del país. Sin embargo, en nuestro país esta información aún es deficiente, impuntual e incluso imprecisa, producto de lo cual, a menudo se ha generado el mal uso del agua en aplicaciones hidrológicas, ocasionando alteraciones en los cauces de los ríos y consecuentemente la modificación en el normal ciclo hidrológico.

1

Fuente: Enciclopedia Wikipedia (http://es.wikipedia.org/wiki/Meteorolog%C3%ADa)

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En este contexto, nuestro país creó el 4 de Agosto de 1961 a través de Ley, al Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) como un “Servicio Meteorológico e Hidrológico Nacional del Ecuador, frente a las necesidades y derechos fundamentales de la comunidad; con capacidad y la obligación de suministrar información vital sobre el tiempo, el clima y los recursos hídricos del pasado, presente y futuro, que necesita conocer el país para la protección de la vida humana y los bienes materiales.” 2

Este organismo técnico está adscrito a la Secretaria Nacional del Agua; con personal técnico y profesional especializado en Meteorología e Hidrología, constituyéndose en un organismo capaz y eficiente de planificar, dirigir y supervisar la operación y mantenimiento de la infraestructura básica de las estaciones hidrometeorológicas necesarias para la recopilación, estudio, proceso y publicación de la información fundamental para el conocimiento detallado de las condiciones meteorológicas, climáticas e hidrológicas de todo el territorio ecuatoriano. Desde entonces, ha venido entregando al usuario la información necesaria sobre los recursos hídricos y del medio ambiente así como las causas, efectos y datos precisos referentes a los diferentes fenómenos climáticos que ocurren. Este organismo a estandarizado la aparición de estaciones meteorológicas así como la implementación de equipos y procesos computarizados en el tratamiento de la información hidrometeorológicas, lo cual ha permitido disponer de las variables hidrológicas a nivel general, con una cobertura aceptable que pueden ser utilizadas en la formulación y estudios de prefactibilidad de los diferentes proyectos relacionados con la utilización del agua. La utilidad que se le puede dar a los resultados obtenidos en las estaciones meteorológicas es múltiple, sin embargo es importante señalar que para proyectos específicos será necesario hacer el estudio hidrológico correspondiente a cada área que así lo requiera y así contribuir a un mejor conocimiento de la hidrología y de los recursos hídricos disponibles.

2

Fuente: INAMHI 2013 (http://www.inamhi.gob.ec)

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E. OBJETIVOS: 











Conocer el funcionamiento de una estación meteorológica a fin de fundamentar teóricamente conceptos sobre los instrumentos de medición existentes. Recopilar información existente sobre las aplicaciones de una estación meteorológica relacionada a la Hidrología dentro de la Ingeniería Civil. Documentar de una manera eficiente y clara todo lo investigado y realizado en la presente visita. Conocer varias técnicas de medición de los factores atmosféricos. Analizar los datos actuales e investigar sobre diferentes criterios existentes relacionados a Meteorología. Analizar la relación de medida que existe entre los instrumentos antiguos de medición con la existente estación electrónica de control meteorológico.

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F. METODOLOGÍA Y MATERIALES: El informe que hemos realizando se basa en un enfoque cualitativo - descriptivo, ya que este se ejecuta en el momento real de una exposición verbal que nos permite interactuar con los materiales de la Estación Meteorológica del IASA. La investigación bibliográfica que nos permite profundizar el tema va desde la causa hacia el efecto, lo cual nos permitirá conocer el funcionamiento de la Estación y la interacción que presenta con la Ingeniería Civil, en especial en el tema de Hidrología. La Estación Meteorológica nos proyecta datos a través de variables en función de un tiempo determinado lo cual las hace directamente proporcionales. El enfoque cualitativo que le hemos dado a este informe, es una vía de investigar sin mediciones numéricas, tomando encuestas, entrevistas, descripciones, puntos de vista de los investigadores, reconstrucción de los hechos explicados, no tomando en general la prueba de hipótesis como algo necesario. En este contexto, la hemos considerado como holística porque hemos apreciado este tema en su totalidad, como un TODO, sin reducirlo a sus partes integrantes minuciosamente, mediante herramientas que intentan afinar las preguntas de investigación. El proceso ha sido dinámico, hemos podido comparar varios temas y analizar cómo se encuentran al momento en referencia a la tecnología. Para el desarrollo del presente informe, hemos dispuesto de un resumen breve sobre la ubicación, descripción breve y aspectos básicos de la Estación Meteorológica; palabras claves; una introducción, en la que se expone una visión general sobre los contenidos que serán tratados; objetivos, en donde se plantea a qué quisimos llegar con el trabajo; metodología y materiales, en donde se exponen los métodos empleados; resultados, que es el desarrollo del trabajo y la investigación; conclusiones y recomendaciones. Los materiales para el desarrollo del presenta tema han sido todos los involucrados en el funcionamiento de la Estación Meteorológica del IASA tales como: 

Heliógrafo



Higrotermógrafo y Psicrómetro



Geotermómetro



Pluviógrafo



Evaporímetro (Tanque tipo A)



Anemómetro

Este tipo de investigación nos permitió desarrollar nuestro propio aprendizaje, utilizando y administrando adecuadamente los recursos con que contamos en especial las herramientas que nos proporciona el internet, articulando las tareas que tenemos que cumplir con el tiempo disponible y el ritmo de estudio impuesto. Página 8


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G. RESULTADOS: Para dar inicio a ésta visita técnica, tuvimos la exposición del Sr. Ingeniero Marcelo Arce, encargado de la Estación Meteorológica del IASA-ESPE, quien nos describió que existen en este lugar dos estaciones meteorológicas, una Estación Clásica y una Estación Digital. La Estación Clásica es aquella que permite mediante instrumentos medir y registrar regularmente diversas variables meteorológicas. Estos datos se utilizan tanto para la elaboración de predicciones meteorológicas a partir de modelos numéricos que emplean variables en un intervalo de tiempo para realizar recomendaciones aplicables al análisis y recomendaciones, previo una actividad determinada. Por otro lado, una Estación Digital o Automática es una versión autónoma de la tradicional estación meteorológica, preparada para ahorrar la labor humana, o realizar mediciones en áreas remotas o inhóspitas. El sistema puede reportar en tiempo real mediante sistemas digitales, a fin de salvar datos para posteriores cálculos.

Imagen 3.- Estación Meteorológica Clásica Fuente: ARTINAID (www.artinaid.com)

Imagen 4.- Estación Meteorológica Digital ubicada en el IASA

Se pensaría que la ventaja total la tienen las estaciones digitales, en la cual la labor humana disminuye, sin embargo según (Oñate, 2010), manifiesta que sus desventajas son que no pueden reportar clase o cantidad de nubes. También, las mediciones de precipitación son un poco problemáticas, especialmente con la caída de nieve, ya que el medidor debe vaciarse por sí solo entre observaciones. Con la presente meteorología, todos los fenómenos donde no se toque al sensor, tales como parches de niebla, permanecen inobservados, de igual manera. Según el Ingeniero Marcelo Arce, la estación automática toma los datos cada tres minutos, los descarga mediante un software en una base de datos y los promedia, para finalmente, imprimir los datos necesarios, como las variables del viento, temperatura, humedad, y precipitación. Funciona mediante un data-logger, una tarjeta magnética, y es alimentada mediante la energía de los paneles solares. La información procesada es transmitida a la central de agua potable ubicada en Bellavista (Quito), con el fin de brindar los datos precisos para que se puedan realizar los cálculos de los caudales del sistema de agua potable “Proyecto Pita”. El principal inconveniente de esta estación es cuando hay un gran exceso de Página 9


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lluvia o existen prestaciones eléctricas, debido a que la tarjeta se paraliza y es casi imposible recibir información, interrumpiendo el funcionamiento de la misma. Inmediatamente, se procedió a recibir la información referente a cada uno de los instrumentos de medición de la estación meteorológica clásica, los cuales sirven para medir la evaporación, precipitación, humedad del suelo, la intensidad del brillo solar, la temperatura y velocidad del viento, los cuales los detallamos a continuación:

Estación Meteorológica Clásica: a. HELIÓGRAFO. El Heliógrafo, de marca Lamberson (Fabricación Alemana), tiene como función cuantificar las horas de brillo solar (sol intenso), mediante una esfera de cristal con la que marca en una tarjeta especial hecha de cartulina anti-inflamable y grabada en horas; datos para ser procesados, mediante un proceso en el cual se cuantifica las líneas generadas en espacios por el calor, dando como resultado el total de horas de brillo solar. Nos proporciona datos de Heliofanía 3, que ayuda al análisis de métodos a emplear en la agricultura. En el campo de Ingeniería Civil, este instrumento nos ayuda en la obtención y análisis de datos referentes a la temperatura; teniendo en cuenta que a mayor temperatura, mayor evaporación y a menor temperatura menor evaporación. Dentro de la estación meteorológica, el Heliógrafo está situado a una altura de un metro, orientado de Norte a Sur; su tarjeta se encuentra ubicada en sentido Este a Oeste; la cual se la debe calibrar de acuerdo a las estaciones, para que esté perfectamente nivelada, esto evita tener errores en las lecturas. Por lo general, en el sector del IASA-ESPE, existen 4 horas de promedio de brillo solar.

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Representa la duración del brillo solar u horas de sol, y está ligada al hecho de que el instrumento utilizado para su medición, heliofanógrafo, registra el tiempo en que recibe la radiación solar directa. La ocurrencia de nubosidad determina que la radiación recibida por el instrumento sea radiación solar difusa, interrumpiéndose el registro. Por lo tanto, si bien hay energía incidente disponible, la concentración o densidad de la misma no es suficiente para ser registrada. En Agricultura, la heliofanía está dada por la ubicación de una determinada zona geográfica. Si a esta se le acompaña de un mapa textural de suelos, nos permitirá medir la potencialidad de un cultivo a instalar pues la textura del suelo puede variar cada 50 metros. Hoy en día la tecnología nos brinda resultados muy halagadores en el área agrícola, contamos con material vegetal meristemáticos o plantas clonadas, riego por goteo computarizado que nos permite un manejo del suelo, fertilización y nutrición. Pero con mucha sorpresa se ha podido apreciar que determinadas plantaciones están ubicadas en sectores cuyas horas/luz/año son insuficientes para mantener un cultivo rentable. Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Heliofan%C3%ADa,

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Imagen 5.- Varias vistas del Heliógrafo ubicado en la Estación Meteorológica del IASA

b. HIGROTERMOGRAFO Y PSICRÓMETRO Están ubicados a dos metros de altura, dentro de un abrigo meteorológico, que consiste en una caja con persianas estandarizadas, que permiten la circulación de aire por el piso y por el techo. Debido a su ubicación citada anteriormente, produce el efecto de la sombra ambiental por lo que se debe compensar sus datos con un incremento de +0,5 unidades. El Psicrómetro necesita la presencia de un observador para tomar los datos, mientras que el Higrotermógrafo automático, es un instrumento mecánico que imprime los datos automáticamente mediante gráficas. Estos aparatos de medición nos ayudan a calcular la unidad relativa y temperaturas máxima, mínima y ambiental, empleando al nivel de humedad; lo cual nos sirve para prevenir heladas y obtener datos de importancia en especial para estudios técnicos de hidrología referentes a cálculos de caudal de cuencas en relación al agua que abastece una represa, siendo palpable esta aplicación en la Ingeniería Civil.

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Imagen 6.- Higrotermógrafo

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Imagen 7.- Psicrómetro

c. GEOTERMÓGRAFO Y GEOTERMÓMETRO El geotermómetro sirve para medir la temperatura del suelo (en ºC), a diferente profundidad, se utilizan geotermómetros de mercurio para profundidades de 5, 10, 15, 20, 30, 50 y 100 cm. Los geotermómetros de profundidad son termómetros comunes introducidos dentro de un cilindro el cual se entierra a la profundidad establecida. Los geotermómetros emplean una batería con tres coberturas; su empleo es funcional, tanto en suelo desnudo y césped por lo que la construcción de los geotermómetros acodados permite que el bulbo se entierre a la profundidad indicada en tanto la escala queda sobre la superficie del terreno apoyada sobre un soporte, dejando las medidas a vista del operador y para una mejor seguridad tienen un recubrimiento de malla y estructura de aluminio. Es importante anotar que las plantas crecen con dos atmósferas, una en la superficie y una bajo ella, para lo cual se hace importante conocer la variación de temperatura que existe. El uso de este instrumento nos sirve para conocer las temperaturas a varias profundidades y calcular perdidas por calentamiento en tuberías enterradas, también nos proporciona datos para poder decidir acciones en caso de que el suelo esté muy caliente, como colocar fertilizante especial.

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Imagen 8.- Varias vistas del Geotermógrafo y Geotermómetro ubicados en la Estación Meteorológica del IASA

d. PLUVIÓMETRO Un pluviómetro es un aparato que sirve para medir la cantidad de precipitación caída durante un cierto tiempo. 4 Antonio Sánchez nos dice en su libro que: “El pluviómetro es un recipiente que recoge la precipitación líquida, los milímetros de altura que alcanza el agua en el recipiente representan los milímetros que alcanzaría sobre el suelo la capa de agua lluvia ” (Sánchez, 1999) por otro lado Carlos Gutiérrez nos menciona que: “El pluviómetro es un instrumento que sirve para medir la cantidad de agua precipitada por la atmósfera (lluvia) en un lugar determinado ” (Gutiérrez, 2002). Su forma de medición se basa en recopilar cierta cantidad de agua en el interior del instrumento, donde se encuentra una probeta graduada en milímetros, de tal manera que por cada milímetro de agua almacenada, equivale a un litro de agua regado en cada metro cuadrado de tierra.

Imagen 9.- Pluviómetro dentro de la cápsula 4

Imagen 10.- Vista interna del Pluviómetro

Fuente: http://www.pluviometro.com/temasdivul/plugral.html

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Según el Ing. Marcelo Arce; el pluviómetro registra cada 24 horas la cantidad de lluvia o precipitación que cae en la zona. Nos permite medir la cantidad de agua que absorbió la tierra durante una precipitación (lluvia). El pluviómetro está formado por tres partes, el receptor, el embudo y el colector y funciona mediante un sistema automático en el que por cada ingreso de agua se realiza un movimiento de la boya lo que permite levantar el brazo que registra en la faja los milímetros y el tiempo que existió la lluvia.

Imagen 11: Partes del Pluviómetro Fuente: Publicación Didáctica N°2, de la Universidad Nacional del Nordeste,

Departamento de Hidrología, Autores: Alejandro Ruberto, Sonia Gabazza, Edgardo Kunnich, 2010, Pag 12

En la agricultura se mide en lámina que cubre el grosor, mientras más gruesa sea la lámina se infiltra más rápido el agua por lo que permite la disolución de los nutrientes y la absorción de la planta. En Ingeniería Civil, la aplicación del pluviómetro está orientada en realizar la medición para: Cálculo de volúmenes de caudales, Análisis de excavaciones en que se produce lodo, lo cual implica el uso de bombas para la succión de agua, especialmente en cimentaciones. Proceso de fraguado del hormigón. Análisis de costos de la obra.  

 

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Imagen 12: Varias vistas del Pluviómetro.

e. EVAPORÍMETRO TANQUE TIPO A Permite calcular la evaporación de cursos de agua por varios factores como la temperatura vientos etc. Está compuesto por un cilindro de reposo para efectuar las mediciones en milímetros con relación a la cantidad de agua que se evapora por cada metro cuadrado, para lo cual es importante considerar las siguientes características técnicas:   

El tanque tipo A tiene un diámetro de 120 cm y una altura de 40 cm. El tanque debe estar nivelado. En su interior posee un cilindro de reposo, con un agujero en su base.

Imagen 13: Evaporímetro (Tanque de Evaporación Tipo A).

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

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Dentro del cilindro de reposo se coloca un micrómetro tipo gancho de tres aletas.

Imagen 14: Micrómetro tipo Gancho con 3 aletas.

Para determinar la medición de la evaporación, se considera llenar el tanque de reposo hasta que el nivel de agua llegue a la altura del gancho, y en el lapso de 24 horas se toma dos lecturas, a las 07:00 y las 19:00, en donde se podrá verificar que el nivel de agua baja. Es importante mencionar que el dato final de evaporación se considera restando la lectura del día anterior con la actual, y ésta multiplicándola por una constante k propia del tanque tipo A, equivalente a 0,8. Por ejemplo:

Ejemplo de cálculo de evaporización del agua el día 30 de Agosto del 2013 5               

Datos: 45,13 Lectura anterior 30,03 Lectura actual 0,8 constante de evaporización Esto quiere decir que por cada metro cuadrado se han evaporado 12 litros de agua. Valverde en su libro nos menciona que: “El uso de los datos de evaporación tomados de un tanque, es un método muy preciso porque integra los efectos de todos los factores climáticos (temperatura, humedad, velocidad del viento y luz solar) que afectan la evapotranspiración del cultivo de referencia ” (Valverde, 2007), por otr o lado “Allen 5

Ejemplo realizado con datos reales de la Estación Agrometeorológica del IASA. Página 16


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Richard” se refiere a las características del tanque evaporímetro tipo A, así: “El tanque Clase A es circular de 120.7 cm de diámetro y 25 cm de profundidad; está construido con hierro galvanizado o lámina de metal (0.8mm). El tanque se sitúa sobre una plataforma de madera en forma de reja, que se encuentra a 15 cm sobre el nivel del suelo, el tanque debe estar nivelado. Una vez instalado se llena de agua hasta 5 cm por debajo del borde del tanque y el nivel del agua no debe disminuir hasta más de 7.5 cm por debajo del borde del tanque. El agua debe ser constantemente cambiada, al menos semanalmente, para eliminar la turbidez. Si el tanque es galvanizado, debe ser pintado anualmente con pintura de aluminio ” (Allen Richard, 2006). Por otro lado, existe un evaporímetro automático, el cual se llena de agua y mediante un balancín baja la aguja, si se evapora el agua, sube la aguja y se saca datos. Esta también conformado por una balanza, un termómetro normado y un plato ubicado en la parte inferior, el cual posee una escala en mm., en donde la aguja marca los datos. La diferencia entre este y el tanque tipo A es que difiere un poco su lectura, por lo que se toman los datos de los dos instrumentos y se promedia.

f. ANEMOMETRO.El anemómetro es un aparato meteorológico que se usa para la predicción del tiempo y, específicamente, para medir la velocidad del viento, sirve para determinar la velocidad del viento, es de suma importancia para la hidrología, ya que en una zona abierta y ventosa como una presa el viento evapora, no puede haber solo heliofanía fuerte ni alta temperatura porque el viento seca y evapora. Es un aparato que gira en sentido anti-horario a través de un eje con estrías, cazoletas cucharoncitos o popelas, que va conectado a un sistema similar al de un velocímetro de un vehículo, en el cual cada 100 revoluciones o giros salta un número que permite posteriormente anotar la diferencia de lecturas en un intervalo de tiempo, su material es una aleación de plástico con aluminio.

Imagen 15: Anemómetro de Rotación.

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Es necesario tener en cuenta que la relación entre viento y movimiento es directamente proporcional, esto quiere decir que conforme aumente el viento, el movimiento del anemómetro aumentará. El anemómetro se usa para comparar lecturas y no es muy exacto en altas velocidades o medidas muy precisas. La velocidad es medida de acuerdo al número de vueltas que da los molinetes en un cierto tiempo, generalmente el instrumento registra hasta 10 000 giros en el día, dando una velocidad promedio de 12km/h. (Hernández, 1984). El proceso para registrar variables y proceder al cálculo respectivo se lo realiza de la siguiente manera:    

Realizo la 1era lectura y anoto la hora Espero 10 minutos y realizo la segunda lectura Resto la 2da lectura de la 1era La diferencia la multiplico por 100mts 6 y divido para 10mins.; de aquí se obtiene la velocidad en mts. por min.

Con estos pasos anotados procedimos con el siguiente ejercicio:

Datos: 634327 1era lectura 10:50 Hora en que se tomó la 1era lectura 10mins. Tiempo de espera para la 2da lectura 634336 2da lectura

Ejemplo de cálculo de velocidad del viento el día 30 de Agosto del 2013 7

             

 

 

 

Esto quiere decir que el viento tiene una velocidad de 1,5 metros por cada segundo. 6

Por qué por 100mts.? Porque este aparato que gira a 360º, da a una exactitud a 100mts.; la estación debe estar en zona despejada a 100mts., por eso se toma esta referencia y se divide para 10min. que es el tiempo de espera. De aquí se puede transformar y obtener unidades deseadas. 7 Ejemplo realizado con datos reales de la Estación Agrometeorológica del IASA. Página 18


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Esto en cuanto a la velocidad, por otro lado el anemómetro tiene veletas en la parte superior, a las cuales se las denomina “Veleta de Bill”; el anemómetro está ubicado con dirección al sur en esta estación, es decir con dirección al Cotopaxi y atrás está la veleta, la cual en su eje horizontal posee un aleta y un contrapeso que indica la dirección del viento. En sentido contrario se encuentra el contrapeso que es en donde se originan los movimientos, los cuales son reportados y determinan la dirección del viento. El viento predominante en el sector es Norte y Sur de 8 a 12 Km/h, a pesar de que en ciertas ocasiones puede soplar de Este a Oeste.

Tabla 2.- Tipos de Vientos

Velocidad del viento (KmPH)

Término

Descripción

0-5

Calma

El humo sube verticalmente

6-20

Ligero

21-39

Moderado

40-61

Fuerte

62 o más

Ventarrón

Se siente el viento en la cara; las veletas giran; las hojas se mueven ligeramente Levanta polvo; las banderas ondean Las gamas grandes se mueven; las sombrillas se vuelven al revés

Nota: Fuente: htpp://www.oni.escuelas.edu.ar/2008/CORDOBA/1324/.../anemometro.html

Los datos emitidos por el anemómetro se emplean en agricultura, realizando cortinas para que no evapore el suelo y el cultivo se desarrolle con humedad ya que la acción del viento podría generar pérdidas de suma importancia, Dentro de las aplicaciones para ingeniería civil, se pueden considerar datos para: 



Proteger la presa ante la acción del viento en obras para reducir la evaporación, en especial en zonas altas y ventosas no conviene hacer la presa, se debe invertir en protección. Elaboración de rompe-vientos en obras que lo requieran,

Estación Meteorológica Digital o Automática: En la visita técnica, el Ing. Marcelo Arce, expuso como información general que la estación meteorológica digital, monitorea permanentemente los cambios climáticos situados en la región, considerando la temperatura del suelo, del ambiente, la velocidad del viento, evaporación y precipitación del agua. Todo esto de forma electrónica y computarizada. Esta estación posee el anemómetro y la veleta, los cuales marcan variables automáticamente en una tarjeta, para posteriormente, transmitir datos a través Página 19


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de un modem hacia una central, para que luego sean promediados a través de un programa cada tres minutos. Las conexiones principales y el pararrayos de esta estación son externas, por lo que pueden ser visibles.

Imagen 16: Estación Meteorológica Digital o Automática Fuente: http://mct.dgf.uchile.cl/AREAS/meteo_mod2.htm

Esta estación posee paneles solares pequeños, abajo y arriba de la torre, los cuales tienen sensores de temperatura y humedad que captan energía solar, los cuales pueden operar con cuatro horas de sol para recarga, lo cual se relaciona con 5 días de energía fotovoltaica, que sirve como energía alterna, así también posee un pluviómetro, pluviógrafo, geotermógrafo que se encuentra enterrado, un data logger, que es un registrador de datos y un actinógrafo que permite el análisis de la radiación ultravioleta reportando datos cada mes al Ministerio de Ambiente, referentes al índice U.V. 8 emitido. El índice U.V. normal es de 0,14; si pasa de 1 la radiación es letal, un caso palpable como ejemplo es el factor U.V. que se registra en ciertos sectores de Chile, en donde se marca en ciertos horarios radiación de 1,5; lo cual ha obligado a las autoridades a iniciar campañas informativas sobre protección personal y medidas especiales. 8

El índi ce U V es un indicador de la intensidad de radiación ultravioleta proveniente del Sol en la superficie terrestre en una escala que comienza en 0 y no está acotado superiormente. El índice UV también señala la capacidad de la radiación UV solar de producir lesiones en la piel. No siempre la cantidad de luz ambiental va relacionada con el índice UV, puede ser engañoso. Fuente: Guía Práctica del Índice UV SOLAR MUNDIAL Organización Mundial de la Salud, 2003.

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Imagen 17: Escala del índice U.V. y medidas de protección Fuente: Guía Práctica del Índice UV SOLAR MUNDIAL Organización Mundial de la Salud, 2003 .

En la Agricultura se requiere conocer este tipo de datos para poder aplicar en la protección de las plantas mediante medidas que minimicen el reflejo de la luz.

Abrigo Meteorológico: El Abrigo Meteorológico es una estructura de madera en forma de caja, de aproximadamente 85 cm. de frente por 60 cm. de fondo y 80 cm. de alto, ubicado a una altura mínima de 2 m. con una puerta al frente, toda la estructura se encuentra pintada de color blanco, siendo diseñada para proteger a los instrumentos que miden la temperatura, de la radiación directa del sol, de la radiación terrestre nocturna, precipitación y condensación, mientras que al mismo tiempo permiten una adecuada ventilación. El abrigo meteorológico se compone interiormente de un psicómetro el cual es un instrumento usado para medir el contenido de vapor de agua de aire, consistiendo en una pareja de termómetros ordinarios de cristal con columna de mercurio montados en una placa, uno de los bulbos se denomina de bulbo seco y el otro de bulbo húmedo este último se denomina de esta manera por tener colocado en el bulbo de mercurio una funda o forro de tela de algodón llamada Muselina, que requiere ser mojada para obtener las indicaciones precisas. 9 9

Fuente: http://www.tutiempo.net/silvia_larocca/Temas/abrigo.htm

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Imagen 18: Longitudes de un Abrigo Meteorológico Fuente: Publicación Didáctica N°2, de la Universidad Nacional del Nordeste, Departamento de Hidrología

Autores: Alejandro Ruberto, Sonia Gabazza, Edgardo Kunnich, 2010, Pág. 12

Imagen 19: Instrumentos ubicados dentro de un Abrigo Meteorológico Fuente: www.tutiempo.net

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H. CONCLUSIONES: 1. Se realizó la visita técnica a la Estación Agrometeorológica ubicada en el IASA y contribuyó en nuestro conocimiento referente a los instrumentos de medida de los factores climáticos y su funcionamiento. 2. Se pudo conocer los diferentes instrumentos para medir la evaporación, precipitación, humedad del suelo, la intensidad del brillo solar, la temperatura, y velocidad el viento. 3. La estación automática digital emite datos muy precisos pero cuando llueve en exceso presenta imprecisiones en la emisión de sus datos debido a que funciona con un data logger que hace que la tarjeta se paralice y deje de funcionar. 4. Los instrumentos utilizados en la estación clásica semiautomática al igual que la digital, emiten datos precisos; sin embargo se necesita directamente la participación del operario en horarios específicos para obtener la información deseada. 5. Dentro del cálculo de evaporación se utiliza una constante de acuerdo a cada país ya que en cada zona varia la intensidad de brillo solar, es así que en nuestro país se utiliza la constante de evaporación de 0,8. 6. Es importante conocer las medidas de los factores climáticos. 7. En una estación meteorológica es importante la ubicación de sus instrumentos de medición, existe parámetros para su ubicación. 8. La estación meteorológica es una estación integral debido a que sus instrumentos (Tanque de evaporación tipo A, anemómetro, heliógrafo y geotermómetros) interactúan y actúan en concordancia para la emisión de resultados. 9. El tanque de evaporación tipo A debe ser ubicado en lugares despejados y evitar que el agua del recipiente sea contaminada por sólidos. 10. Para la Ingeniería Civil, es importante los datos de humedad, evaporación y temperatura del suelo, para la aplicación en proyectos. 11. La humedad del suelo es de gran importancia para iniciar un proceso de cimentación. 12. Es importante considerar que por la temperatura del suelo, a un metro de profundidad, se puede determinar el grado de humedad del suelo. 13. Los factores climáticos influyen en el crecimiento de las plantas, por lo que el IASA recalca un minucioso control de los mismos. Página 23


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I. RECOMENDACIONES: En base a lo expuesto nos permitimos recomendar que: 1. Se debería existir una estación meteorológica en las instalaciones de la ESPESANGOLQUÍ, con fines didácticos dentro de cada ingeniería que dentro de sus aplicaciones requiera datos de la misma. 2. Se debería gestionar un ejercicio integral en el que se conjuguen conceptos de toma y análisis de datos aplicados al campo de la Ingeniería Civil. 3. Sería pertinente visitar otras estaciones meteorológicas para poder comparar datos. 4. Se debe poner énfasis en el estudio de la temperatura del suelo y sus cambios a consecuencia de las precipitaciones.

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J. BIBLIOGRAFÍA Y LECTURAS CITADAS: 1. EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO Allen Richard G, Pereira Luis S, Raes Dirk, Smith Martin. (2006). Roma. 2. SI QUIERES EXPERIMENTAR… EN CASA PUEDES EMPEZAR CON AGUA Gutiérrez A, Carlos. (2002). México: Selector. 3. FUNDAMENTOS DE AIRE ACONDICIONADO Y REFRIGERACIÓN Hernández Eduardo. (1984). Balderas 95, México D.F.: Limusa. 4. CONOCIMIENTO GEOGRÁFICO. Sánchez Ogallar, Antonio. (1999). Madrid: Narcea S.A. de Ediciones. 5. RIEGO Y DRENAJE. Valverde, Juan Carlos. (2007). San José, Costa Rica: Universidad Estatal a Distancia. 6. HIDROLOGIA (APUNTES DE CLASE). Oñate, Fernando (2010) Loja, Ecuador: Universidad Particular de Loja 7. GUÍA PRÁCTICA DEL ÍNDICE UV SOLAR MUNDIAL, Organización Mundial de la Salud, 2003. 8. PUBLICACIÓN DIDÁCTICA N°2, Alejandro Ruberto, Sonia Gabazza,

Edgardo Kunnich, (2010) Universidad Nacional del Nordeste, Departamento de Hidrología.

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PÁGINAS WEB:

1. http://www.inamhi.gob.ec 2. http://www.wikipedia.com 3. http://www.oni.escuelas.edu.ar/2008/CORDOBA/1324/trabajo/pluviometro.html 4. htpp://www.oni.escuelas.edu.ar/2008/CORDOBA/1324/.../anemometro.html 5. http://mct.dgf.uchile.cl/AREAS/meteo_mod2.htm 6. http://www.tutiempo.net/silvia_larocca/Temas/abrigo.htm 7. http://www.tutiempo.net

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Informe Visita Est. Meteorologica Iasa

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