Instrumentación Meteorológico

Dispositivo diseñado para reaccionar ante el cambio de una variable meteorológica y permite mostrar la cuantificación del parámetro que se quiere medir.

Son de vital importancia para la obtención de datos para luego realizar informes meteorológicos, pronóstico,etc.

✓Dirección del viento: Veleta
✓Velocidad del viento: Anemómetro
✓Temperatura del viento: Termómetro
✓Punto de rocío: Sensor Humedad Relativa
✓Presión QNH-QFE: Barómetro
✓ Visibilidad: Sensor PW y Visibilidad
✓Tiempo presente: idem
✓Alcance Visual en Pista (RVR): transmisometro
✓Nubosidad: Nefobasimetro.

•EXACTITUD➡respuesta compatible con la escala del patrón de calibración y es reproducible.
•SENSIBILIDAD➡ capaz de captar variaciones mínimas del fenómeno meteorológico.
•SOLIDEZ➡ debe ser de tal material que resista embates de manipulación, transporte e intemperie.
•SIMPLICIDAD➡ del diseño se debe manisfestar en la operatividad y en el mantenimiento del instrumental.
•LINEALIDAD➡ su salida es una función lineal de su entrada.
•ESPECIFICIDAD DE RESPUESTA➡ ser insensible a todas las variables meteorológicas menos para la cual fue diseñado.

•REGISTRADORES➡ Registran en una cartilla o diagrama el parámetro meteorológico.
•LECTURA DIRECTA➡ Alteración que sufre un elemento sensible cuando interviene un elemento meteorológico.
•COMPUESTO➡ Miden o registran más de dos elementos meteorológicos; lectura directa o registradores.

•ELEMENTO SENSIBLE➡ Presenta cambio físico o en su forma según sean las manifestaciones del elemento meteorológico.
•ELEMENTO TRANSMISOR-AMPLIFICADOR-INSCRIPTOR➡ Cambio o variación en el elemento sensible es transmitido y amplificado por medio de un artificio mecánico en cuyo extremo se encuentra una plumilla inscriptora que reduce la manifestación en el elemento sensible.
•ELEMENTO REGISTRADOR/ INDICADOR➡ Representación gráfica del parámetro meteorológico. Perceptible para el observador.

•CALIBRACIÓN➡ operación que bajo condiciones especificadas establece una relación entre los valores y sus incertidumbres de medida asociadas obtenidas a partir de los patrones de medida.

•MEDIDA➡ serie de operaciones que determinan el valor de una magnitud en las unidades establecidas.

•PATRÓN➡ instrumento de medición para definir, realizar, conservar o reproducir una unidad o valores de una magnitud para referencia.

•EXACTITUD➡ grado de concordancia entre el resultado de una medición y el valor verdadero de la magnitud medida.

•PRECISIÓN➡ concordancia entre una medida y el valor verdadero.

•INCERTIDUMBRE➡ intervalo en el cuál se espera que se encuentre el valor verdadero de una magnitud en una probabilidad establecida.

•RESOLUCIÓN➡ (valor mínimo de medición). Resolución de un equipo o de un arreglo de medición es la cantidad más pequeña que se pueda leer sin estimar subdivisiones de una unidad de la escala.

•ERROR ALEATORIO➡ parte del error que varía de manera imprescindible en magnitud y signo cuando se hacen medidas del mismo valor de una magnitud determinada en las mismas condiciones.

•ERROR SISTEMÁTICO➡ error que permanece, al medir una cantidad física en las mismas condiciones.

•ERROR ESPURIO➡ errores en general debido al mal funcionamiento de los instrumentos o graves errores humanos.

•ERROR DE PARALAJE➡ se produce por el ángulo de observación. Si no se mira perpendicularmente en el indicador se verán valores mayores o menores al real.

•SINÓPTICAS➡ Obtención de datos meteorológicos con los que se pueden conocer, en una amplia región, el estado de la atmósfera en un momento determinado y hacer pronósticos sobre su evolución y comportamiento.

•AGRÍCOLAS➡ estaciones que proporcionan datos meteorológicos, biológicos y fenologicos útiles para la determinación de los efectos del tiempo y el clima en las plantas y los animales.

•CLIMATOLOGÍA➡ permite la recolección de datos meteorológicos por un largo período de tiempo, con una consistencia, homogeneidad y duración tales que permiten describir el clima de una región.

•AERONÁUTICAS➡ se obtienen datos para la elaboración de observaciones sobre el estado del tiempo, su comportamiento y evolución en un aeródromo o aeropuerto.

•ESTACIONES ESPECIALES➡ estaciones con carácter temporal o permanente para la observación de uno o varios fenómenos.

•EMC➡ área determinada para medir, procesar y registrar las diferentes variables meteorológicas que se producen en la atmósfera. Se encuentran instrumentos de medición de tipo mecánico y óptico.

•REPRESENTATIVIDAD➡ las estaciones (climatológicas, sinópticos y aeronáuticas) deben estar en una superficie de 10×10 mts.
Para estaciones termometricas y pluviometricas deben estar en una superficie de 5×5 mts.

•ORIENTACIÓN➡hemisferio sur: debe ser de norte a sur.

•TERRENO NIVELADO➡ el terreno no debe presentar depresiones.

•CERCANÍA AL OBSERVADOR➡ constante vigilancia que se debe tener sobre el instrumental.

•FÁCIL ACCESO➡ importante para la instalación en sí de la estación como para el traslado del observador.

•EMPLAZAMIENTO DESPEJADO➡ el terreno debe estar libre de obstá***** naturales o artificiales, ya que obstruyen el libre trayecto de los parámetros.

✓Observaciones sinópticas y/o climatológicas con exactitud y representatividad.

✓Mantención de los instrumentos, documentación de metadatos y emplazamientos de observación en buen estado.

✓Codificar y enviar las observaciones (cuando faltan sistemas automáticas de codificación y comunicación)

✓Mantener dispositivos in situ, en particular el cambio de mapas.

✓Hacer o cotejar registros semanales y/o mensuales de datos climatológicos.

✓Proporcionar observaciones suplementarias o de reserva.

✓Responder consultas de público y especialistas.

•TEMPERATURA➡magnitud física que caracteriza el movimiento aleatorio de las moléculas en un cuerpo físico.

•TEMPERATURA DEL AIRE➡ temperatura leída en un termómetro expuesto al aire, protegido de la radiación solar directa

*Temperatura del aire, temperatura del subsuelo, temperatura de la superficie, temperatura del agua, temperatura atmósfera superior.

✓ESCALAS➡
•FAHRENHEI➡ pto. congelación: 32°F
pto. ebullición: 212°F

•CELSIUS➡ pto. congelación: 0°C
pto. ebullición: 100°C

•KELVIN➡ pto. congelación: 273 K
pto. ebullición: 373 K.

•COBERTIZO METEOROLÓGICO:
➡ sirve para proteger los sensores fe la radiación solar, precipitaciones o cualquier otro tipo de daño.
➡altura: 1,25 a 2 mts
➡ las paredes son persianas que permiten la libre circulación del aire.
➡ consiste en madera u otro material aislante ligero y son de color blanco para mitigar la radiación solar.
➡puertas abren en dirección al sur.

TERMÓMETROS DE ESTACIÓN ORDINARIOS:

✓Son los más exactos.
✓El elemento sensible es el mercurio en cápsula de vidrio.
✓Intervalos de escalas: 0,2 K o 0,5 K.
✓ Estos termómetros son ubicados verticalmente con el bulbo hacia abajo.

•TERMÓMETRO DE MÁXIMA:
- El mercurio es el elemento sensible
- El ESTRECHAMIENTO impide que el mercurio descienda aunque disminuya la temperatura.

•TERMÓMETRO DE MÍNIMA:
- Instrumento de alcohol con índice de vidrio oscuro de unos 2 cm de longitud.
- Se mide la temperatura mínima diaria.
- Son emplazados en posición horizontal.

•GEOTERMÓMETROS:
- Utilizados para medir temperaturas en el suelo a 5, 10, 20, 30, 50 y 100 cm de profundidad.
- El terreno debe ser representativo.

• Medición de la humedad de la atmósfera (vapor de agua en la troposfera)

• UNIDAD DE MEDICIÓN:
- Presión del vapor: hectopascales.
- Concentración del vapor: kg/m^3
- Humedad relativa: %

• MÉTODO PSICOMÉTRICO:
- 2 termómetros juntos, uno seco y uno húmedo, éste último posee una especie de tela llamada MUSELINA.
- A raíz de la evaporación del termómetro húmedo, éste indicará una temperatura inferior al seco.
- La diferencia de ambos termómetros es una medida de humedad del aire.

[TS - TH = diferencia t - t']

• SENSOR HUMICAP:
- Sensor capacitivo de polímero de película delgada, el cual absorbe o libera vapor de agua según aumenta o disminuye la humedad relativa del ambiente.

• HIGROTERMÓGRAFO:
- Elemento sensible: haz de cabello humano rubio natural.
- Elemento sensible para la temperatura: sensor bimetálico o tipo tubo de Bourdon.

• EFECTOS DE LA PRESIÓN, HUMEDAD Y TEMPERATURA EN LA AVIACIÓN:

✓ ALTITUD DE DENSIDAD: la densidad del aire es un factor de relevancia en el rendimiento del avión. A menor densidad, menor rendimiento.

✓ ELEVACIÓN DEL AERÓDROMO: la densidad decrece con la altura. Mayor la altitud del aeródromo, menor será el rendimiento.

✓ TEMPERATURA DEL AIRE AMBIENTE: la densidad disminuye con el aumento de temperatura. A mayor t°, menor rendimiento.

✓ PRESIÓN ATMOSFÉRICA: a menor presión, menor densidad. La presión es baja, el aire es menos denso y peor el rendimiento.

✓ HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE: mayor humedad, menor rendimiento.

✓ PRESIÓN: fuerza ejercida por el aire sobre una unidad de superficie.

✓ PRESIÓN ATMOSFÉRICA: peso de una columna de aire sobre una superficie perpendicular unitaria de 1 m^2.

✴ Evangelista Torricelli: inventó el barómetro de mercurio.
✴ Lucien Vidie: Inventó el barómetro aneroide.

• CONCEPTOS DE ALTIMETRÍA

• NIVEL: Posición vertical de una aeronave en vuelo.
• NIVEL DE VUELO: superficie a presión atm. ( 1013,2 hPa) separada de otras superficies análogas por intervalos de presión.
• ALTURA: distancia entre elevación del terreno y la aeronave en vuelo.
• ALTITUD: distancia entre la aeronave y el nivel medio del mar.
• ELEVACIÓN: distancia entre MSL una superficie de la tierra.

•ALTITUD DE TRANSICIÓN: Se controla la posición vertical de una aeronave. En la proximidad de un AD la posición se controla mediante QNH.

•NIVEL DE TRANSICIÓN: nivel más bajo de vuelo x encima de altitud de transición.

✓QNH: presión a MLS deducida de la que hay en el AD. (atmósfera en condiciones estándar).
✓QNE: presión estándar a MSL encima de (6000 ft) .
✓ QFE: presión atmosférica en un punto de la corteza.
✓ QFF: presión MSL teniendo en cuenta la gradiente de presión y t° real.

✓ BARÓMETROS MERCURIALES:
• El único metal líquido a temperatura ambiente es el Mercurio.
• Solidifica a -38,87°C, hierve a 365, 95°C
• Punto de fusión: -39°C
• Densidad: 13,59 g/cm^2

✴ Barómetro más utilizado en estaciones aeronáuticas: BARÓMETRO DE CUBETA FIJA O KEW.

• Barómetro de cubeta fija: el mercurio jamás debe ser ajustado, ya que la escala graduada ya ha sido trazada para que compense los cambios de nivel del Mercurio de la cubeta.

• Barómetro tipo FORTIN: el nivel de la cubeta de mercurio debe ser ajustado para ponerlo en contacto con índice de marfil cuyo extremo está en el punto cero de la escala del barómetro.

✓ CONDICONES DE INSTALACIÓN DE LOS BARÓMETROS:
• Temperatura uniforme
• Buena iluminación
• Montaje sólido y vertical
• Lugar protegido contra los rayos directos del sol
• No debe estar cerca de ningún aparato de calefacción ni en corrientes de aire.
• Debe estar montado en un lugar no sujeto a vibraciones.

✓ TABLA DE REDUCCIÓN:
1) Interpolar valores de P.L y t° del T.A, obteniendo el Cf ( valor de correción final)
2) [QFE= P.L - Cf]

•Para obtener valor QFF:
1) Interpolar valores de QFE y T.S, obteniendo valor Cf
2) [QFF= QFE + Cf]

✓ BARÓMETRO ANEROIDE:
• Basado en la variación de una cápsula por efecto de la presión atmosférica.
• Componentes principales: cámara metálica cerrada y un sistema de muelles que impide que la cámara se destruya.
• Cámara aneroide: hecha de acero, cobre y berilio (metales que tengan propiedad elástica)

✓ BARÓGRAFO- MICROBARÓGRAFO:

• Barógrafo aneroide: utiliza una cápsula aneroide igual a la fe un barómetro aneroide. Pero esta utiliza un sistema de palancas para poder graficar la tendencia barométrica.

• Barógrafo o microbarógrafo: utiliza una banda de registro que se usa para fines sinópticos.

• Condiciones requeridas:
- Registro en hPa.
- Se puede leer hasta una décima de hectopascal.
- Factor de 10 hPa por cada 1,5 cm de banda.

✓ BARÓMETRO DIGITAL:

• Es de lectura directa y se utiliza como altímetro de torre de control o torre AFIS, oficinas ARO/MET y estaciones aeronáuticas.
• Cada cápsula aneroide digital posee sensores de temperatura para compensar automáticamente esta variable.
• Patrón de presión atmosférica: tipo digital.
• Los patrones y subpatrones tienen una trazabilidad internacional y se chequean una vez al año.

✓ ALTÍMETRO:
• Muestra la altura a la cuál vuela una aeronave.
• Barómetro aneroide que mide la presión atmosférica a la altura en que está volando la aeronave traducida la altura en pies.

• Precipitación: producto líquido o sólido de la condensación del vapor de agua que cae de las nubes o del aire.
• 1mm= 1 lt de agua × m^2

✓ UNIDADES Y ESCALAS:
• Unidad de precipitación: milímetros
• Cantidad diaria de precipitación: debe leerse con una precisión de 0,2 mm y si es posible de 0,1 mm.
• Precipitaciones inferiores a 0,2 mm: trazas.
• Intensidad de precipitación: mm/hr.
• Medición de las nevadas: centímetros y decenas y con una precisión de 0,2 mm.
• Capa de nieve en el suelo: se mide en cm completos.

✓ EMPLAZAMIENTO:
• Distancia entre obstá***** y pluviómetro: inferior al doble de la altura del objeto por encima del borde del instrumento y cuadruplicar su altura.

• Pluviómetro Hellmann: colector de agua por encima de un embudo que da paso a un depósito que almacena agua y nieve derretida acumulada.
• El agua almacenada se recoge en una probeta o se vierte del depósito en una probeta graduada.
• Tamaño del brocal: se requiere por lo menos un área de 200 cm^2 a 500 cm^2.

• ERRORES:
- Error sistemático:
> Mojaduras de las paredes internas del pluviómetro, del brocal o del colector.
> Evaporación de parte del agua acumulada.
> Salpicaduras de agua del pluviómetro o que entran en él.
> Nieve arrastrada por el viento.
- Error aleatorio:
> Derramamiento de agua cuando de trasvasija para medirla.
> Fuga de líquido hacia el exterior o interior.
> Error de observación a la hora de medir.
> Desviaciones de la posición del brocal.
> Deformación o daño del brocal.

✓ PLUVIÓGRAFO:
• Registro automático de precipitación.
• Mejor resolución temporal.
• Reducir perdidas por evaporación y humectación.
• 3 tipos de pluviógrafo:
- De ponderación (por peso)
- De balanza o basculante
- De flotador (de sifón)

✓ PLUVIÓMETRO DE CANGILÓN:
• Ligero recipiente metálico está dividido en dos compartimientos y se halls en equilibrio inestable con respecto al eje horizontal.

• Evaporación real: cantidad de agua que se evapora de una superficie de agua libre o del terreno.

• Evaporación real ETo: cantidad total de agua que se evapora del suelo y de las plantas cuando el terreno se encuentra con su contenido de humedad natural.

• Tasa de evaporación: cantidad de agua que se evapore de una unidad de superficie × unidad de tiempo.
Se puede expresar en masa o volumen de agua líquida que se evapora.

✓ PARÁMETROS METEREOLOGICOS QUE INFLUYEN EN LA EVAPORACIÓN:
- radiación solar.
- temperatura
- humedad relativa
- velocidad del viento
- presión atmosférica

✓ EVAPORIMETRO CLASE A O APN:
• Cilindro de 25,5 cm de profundidad y 122 cm de diámetro, lleno con agua hasta 5 cm del borde.
• Se coloca a 3 o 5 cm de altura por encima del nivel del terreno.

✓ ANEMÓMETRO TOTALIZADOR DEL VIENTO:
• Instalado junto al evaporímetro a 1 mt de altura.
• Registra el recorrido del viento durante el periodo de la evaporación.
• Existen 2 formas de medir la evaporación diaria: un tornillo micrométrico y a través de recipientes graduados con medidas ( 1 y 0,1 mm)

• Insolación: brillo del disco solar referido a la luz difusa del cielo de fondo.

• Radiación solar: la emite el sol y se le conoce como radiación de onda corta, debido a que su longitud de onda es de 0,3 a 3,0 um y su emisión sólo se presenta durante los períodos diurnos.

• Radiación terrestre: la emitida por los cuerpos terrestres. Radiación de onda larga con una longitud de onda de 4,0 a 100 um y es de emisión continua.

• Radiación solar reflejada: radiación que se refleja desde la superficie terrestre.

• Radiación solar difusa: radiación recibida por la superficie terrestre de manera indirecta.

• Radiación solar directa: las recibimos cuando los rayos solares no se difuminan o se desvían a su paso por la atmósfera terrestre.

• Radiación solar global: radiación recibida desde el hemisferio sur sobre una superficie horizontal terrestre.

✓ PIRANÓMETRO:
• Instrumento que mide la radiacion solar global desde un ángulo de 2 π esterorradianes en una superficie plana. Intervalo espectral es de 0,3 y 3 um.
- sensores elementos: termoeléctricas, fotoeléctricos, piroelectricos o bimetálicos.

✓ PIRHELIÓMETRO:
• Mide la radiación solar directa que incide en forma normal a una superficie.
• Las observaciones de hacen solo con el cielo completamente despejado y orientado al sol.
• Su unidad de medida es el watt/ m^2.