UNIVERSIDAD AUTONOMA TOMAS FRIASFACULTAD DE INGENIERIACARRERA
INGENIERIA CIVIL
HIDROLOGIAPRECIPITACION
TIPOSDE PLUVIOMETROS PLUVIOGRAFOS
Univ.: BARAHONA LAGUNA IVANPOTOSI 11 abril de 2012
PLUVIOMETRO
LA MEDICION DE LA PRECIPITACION Se ha desarrollado una gran
variedad de instrumentos y tcnicas para obtener informacin de las
diferentes fases de la precipitacin. Los instrumentos para medir la
cantidad y la intensidad de la precipitacin son los ms importantes.
Los otros instrumentos incluyen aparatos para medir el tamao y la
distribucin de las gotas de agua y para establecer el tiempo de
comienzo y fin de la precipitacin. Todas las formas de precipitacin
se miden sobre la base de una columna vertical de agua que se
acumulara sobre una superficie a nivel si la precipitacin
permaneciese en el lugar donde cae. En el sistema mtrico, la
precipitacin se mide en milmetros y decimos de milmetro. Medidores
de precipitacin. Cualquier recipiente abierto, cuyos lados sean
verticales, puede utilizarse para medir la lluvia; sin embargo,
debido a los efectos del viento y el salpicado, las mediciones no
son comparables a menos que sean del mismo tamao y forma, y estn
expuestos de un modo similar.Para la medida y registro de las
precipitaciones se emplea un material de observacin bsico muy
sencillo, pero de cierta diversidad y dificultad en cuanto a
instalacin, normas de empleo e interpretacin de sus medidas.
PluvimetrosPLUVIOMETRO ORDINARIO. El aparato que tradicionalmente
sirve para medir la precipitacin propiamente dicha es el
pluvimetro. Este aparato tiene cerca de tres centurias de antigedad
y a pesar de lo rudimentario que es, an no ha sido reemplazado y es
de esperar que utilice todava por largo tiempo. En esencia,
consiste en un cilindro recto, de seccin conocida, con un borde
agudo horizontal (boca) y un dispositivo para recoger el agua
(colector). Entre stos por lo general existe un embudo (Figura). A
continuacin se describen las partes que lo conforman:
BOCA.- Generalmente su borde est hecho de material resistente a
la intemperie. Suele consistir en un anillo biselado y cortante, de
latn o bronce, por ser materiales suficientemente rgidos, como para
que la superficie receptora se mantenga constante e inalterable a
la intemperie para que no se deforme o corroa; su finalidad es
evitar salpicaduras y que la gota que cae en el borde quede
partida, yendo dentro slo la parte interceptada por la boca.
Colector.- Tiene una cmara de aire alrededor para evitar que se
caliente el agua recogida y disminuir la evaporacin. Debe tener
poco contacto con el aire exterior. Embudo.- En los pluvimetros que
lo tienen sirve para canalizar el agua hacia el colector y
simultneamente lo tapa, evitando que la lluvia colectada se
evapore. Entre el anillo biselado de la boca y el embudo queda un
cilindro de paredes verticales cuya altura puede llegar a ser igual
al dimetro de la boca, aunque en muchos modelos es menor. Este
cilindro puede considerarse que forma parte del embudo, inclusive
algunas veces se identifica al anillo de la boca, como borde del
embudo. La seccin del anillo debe ser tal que su pared interior sea
vertical y la exterior en pendiente no exagerada hacia afuera.
Probeta.- En muchos modelos de pluvimetros se hace la lectura de la
precipitacin vertiendo el agua recogida por el colector en un
recipiente o tubo graduado llamado probeta, y leyendo directamente
sobre ella las unidades de altura de precipitacin por el nivel que
alcanza el agua. El fundamento de la graduacin es sencillo, si la
altura del agua precipitada es y, la seccin de la probeta s, la
superficie de la boca del pluvimetro S y la altura que el agua
alcanza en la probeta l, se tiene: Sy = sl por lo tanto l = Sy/sEl
tubo de la probeta se grada fcilmente en unidades (u) de
precipitacin, espaciando en l las marcas en una longitud (L): L =
S/s x u.Existen muy diversos tipos de pluvimetros: norteamericano,
espaol, alemn, francs, belga, ingls, canadiense, etc. En principio,
todos stos son un mismo pluvimetro, lo que vara es la altura de la
boca del aparato sobre el suelo, la situacin del colector sobre
tierra o bajo tierra, la forma de hacer la lectura, etctera. Tipo
norteamericano.-Es un pluvimetro comn y corriente. La altura de la
boca sobre el suelo es de 762 mm La medicin se hace con una regla
fina de acero que se introduce por la boca del pluvimetro, en el
depsito colector, el cual a su vez tiene una seccin que es 1/10 de
la seccin de la boca del colector o superficie receptora. El embudo
se encuentra a 1/4 de dimetro de la boca (Figura II.10). El
colector tiene su base prcticamente al nivel del suelo del
pluvimetro. Cuando se desborda el colector, si la cantidad de
precipitacin es superior a su capacidad, el agua desbordada queda
en la armadura del pluvimetro. Se mide vertindola en el colector y
tomando en ste la altura con la regla. La armadura est montada
sobre un trpode de hierro. Tipo espaol y alemn .- La superficie
receptora es de 200 cm2, de manera que a 1 mm de lluvia
corresponden 20 cm3 de agua recogida: 200 cm2 x 1 mm 200 cm2 x .1
cm = 20 cm3Las caractersticas ms importantes respecto a su
instalacin son: que la boca del pluvimetro se encuentra a 1.50 m
del suelo, que va sujeto por un soporte lateral a un poste cuyo
extremo superior est cortado en bisel y que es fcilmente
desmontable del soporte para hacer la lectura (Figura II.11).
Pluvimetros tropicales. Son aparatos anlogos a los anteriores
pero con el depsito colector bastante mayor para poder medir
lluvias hasta de 500 mm. Por ejemplo, en un modelo Hellmann el
depsito debe tener una capacidad de 500 mm x 200 cm2 = 10 000 cm3 =
10 dm3 = 10 litros. PLUVIOMETRO PROFESIONAL Estos pluvimetros
normalmente puede que vengan con ms sensores, como los del
velocidad de aire, temperaturas, humedad y estas cosas. Sin embargo
el concepto es el mismo a pesar de ser electrnico.
El pluvimetro se puede instalar sin problemas en la ciudad, pero
recordar que no tengamos obstculos, es recomendable en tejados.
PLUVIOGRAFOSEl pluvigrafo es un instrumento meteorolgico
utilizado en el estudio y anlisis de las precipitaciones, su
funcionamiento y uso est estrechamente relacionado con el
pluvimetro. El pluvigrafo tiene por funcin registrar en un grfico
la cantidad de agua cada en un periodo de tiempo determinado, lo
cual permite establecer la distribucin e intensidad de las lluvias,
ya que permite conocer la hora de comienzo y finalizacin de las
precipitaciones as como su intensidad en litros por metro cuadrado
cados en una hora, hay que tener mucho cuidado con este trmino,
porque cuando omos que la precipitacin recogida en una hora ha
tenido una intensidad determinada, no quiere decir que haya cado
toda esa cantidad; significa solamente que, si la precipitacin
hubiera continuado con esa intensidad durante una hora, se hubieran
recogido los litros indicados.
Este aparato registra en forma continua la cantidad total y la
duracin de lluvia cada en milmetros(mm), de los registros puede
definirse no slo la altura de la precipitacin cada sino tambin,
cuanto ha cado, permitiendo analizar la distribucin de la lluvia en
el tiempo. Al igual que el pluvimetro posee un brocal en la parte
superior por donde ingresa el agua hacia un depsito llamado cmara
de sifonaje, en cuyo interior existe un flotador, el cual al
recibir una cierta cantidad de precipitacin (10 mm) provoca una
sifonada hacia un colector que esta en la parte inferior del
instrumento. Este ciclo se va repitiendo hasta que el periodo de
precipitacin termina. El flotador tiene incorporado un pequeo brazo
con un plumn de tinta, el cual, grfica las variaciones de la
precipitacin en un diagrama que est adherido a un sistema de
relojera semanal.
TIPOS DE PLUVIOGRAFOSExisten cinco clases o tipos fundamentales:
a) de flotador sin sifn automtico, b) de flotador con sifn
automtico, c) de balanza, d) de oscilacin, e) combinacin de balanza
y oscilacin. Pluvigrafo de flotador sin sifn automtico El flotador
tiene un vstago vertical provisto de salientes a intervalos
iguales. En ellos se apoya un brazo que sujeta la plumilla y est
unido a un eje horizontal por el otro extremo; este brazo lleva un
dispositivo tal, que cuando la plumilla llega a la parte superior
de la banda cae al de abajo. El depsito se vaca con un sifn que se
carga dndole un impulso al flotador o aadiendo agua para cebarlo
(Figura II.14). Tiene como ventajas la sencillez y la falta de
error acumulativo. Su inconveniente, como el de todos los
pluvigrafos de flotador, es que ste puede ser daado por las
heladas.
Pluvigrafo de flotador con sifn automtico El sifn automtico se
ceba por s mismo cuando la plumilla ha alcanzado su mxima altura, y
al mismo tiempo sta vuelve al cero. En el tipo de pluvigrafo
Hellman la lluvia cada escurre a un receptor que, una vez lleno, se
vaca automticamente por un sifn acodado. Los cambios de altura del
agua en dicho receptor son registrados por una plumilla fijada a un
vstago unido al flotador, cuyo movimiento, perfectamente vertical,
est asegurado por unos carriles. El tambor da la revolucin completa
en una semana. La boca de este tipo de aparato, como la del
pluvimetro, est situada a 1.50 m del suelo. Para ajustar el cero, o
lo que es lo mismo, regular el momento en que se vaca el receptor,
puede variarse la altura del codo del sifn mediante un dispositivo.
El sifn de este aparato tiene el inconveniente de que su descarga
no es sbita, sino que se inicia con un goteo preliminar que
evidentemente origina un error en el registro. En otros tipos de
pluvigrafos esto se evita mediante otros modelos de sifones (Figura
II.15).
Como se indic anteriormente, el inconveniente comn de los
pluvigrafos de flotador es que las heladas bloquean al flotador al
solidificarse el agua del receptor. En los pluvigrafos Lambretch,
anlogos a los que se citaron, este inconveniente est resuelto con
una lmpara de infrarrojo instalada en el interior de la armadura
donde se aloja el sistema de registro. Dicha lmpara se enciende por
un termostato cuando la temparatura exterior se aproxima a los 0 C
y lo apaga cuando sta vuelve a subir. Pluvigrafo de balanza Es el
ms indicado en los pases muy fros, porque no resulta daado por las
heladas y, adems, sirve de nivgrafo. El colector va colocado sobre
el plato de un mecanismo tipo pesacartas que acciona la plumilla
inscriptora. Un inconveniente son las vibraciones debidas al
viento, que influyen en el registro; stas se evitan con
amortiguadores de aceite. Va provisto de dos dispositivos, lo cual
permite la rpida substitucin del colector cuando el que est
colocado en el aparato se ha llenado). Pluvigrafo de oscilacin En
ellos el agua recogida por la boca cae en un depsito gemelo de
otro, llamados canalones y montados ambos sobre un eje capaz de
bascular alrededor de otro horizontal. Cada vez que los canalones
oscilan se genera un movimiento en el engranaje que se transmite
hasta la plumilla, la cual registra en la grfica la altura de agua
precipitada (Figura II.17). En otros pluvigrafos con el mismo
principio, cuando uno de los canalones est lleno, el desplazamiento
del centro de gravedad del sistema mvil le obliga a girar hasta
tocar un contacto elctrico, quedando entonces el otro canaln bajo
la boca, repitiendo as la operacin alternativamente. El registro
puede hacerse en grfica o a distancia, elctricamente, este ltimo
tambin puede considerarse continuo, puesto que el volumen de los
dos depsitos es del orden de 5 cm3 (un cuarto de mm de lluvia). El
tiempo que transcurre para efectuar el cambio de un canaln a otro
es de aproximadamente 0.2 segundos, suficiente para generar un
error en la medicin, que aumenta con la intensidad de la lluvia. El
error es de poca importancia para lluvias de intensidad inferior a
50 mm por hora, dndose muy pocas veces intensidades superiores.
Combinacin del pluvigrafo de balanza y el de oscilacin El
pluvigrafo Nilsson tiene un depsito con cuatro compartimientos a
los que impide girar un tope que sostiene a cada uno de ellos. El
sistema total est equilibrado por un peso y se mueve hacia abajo
cuando la lluvia cae en uno de los compartimientos, elevando el
peso y accionando la plumilla inscriptora. Cuando han cado 3 mm de
lluvia, el tope suelta el depsito giratorio vaciando el agua y
quedando el compartimiento siguiente en disposicin de recoger el
agua (Figura II.18).
LOS PLUVIOGRAMASLos pluviogramas registran las precipitaciones
de una semana. Esta lectura deber indicar la cantidad de
precipitacin acumulada cada un determinado perodo de tiempo. En
sntesis, el objetivo es, a partir de la imagen escaneada de un
pluviograma, poder obtener una planilla que contenga la cantidad de
precipitacin acumulada cada un cierto perodo de tiempo (perodo de
muestreo) durante una semana.Importancia del pluvigrafoPara
predecir caudales crticos y para ingeniera de diseo de obras
hidrulicas, es necesario asociar una probabilidad a lluvias mximas
de diferentes duraciones. Deducir la probabilidad de ocurrencia de
un evento requiere contar con registros continuos de precipitacin,
a partir del procesamiento de la informacin pluviogrfica.Muchas
obras de ingeniera civil son profundamente influenciadas por
factores climticos, entre los que se destaca por su importancia las
precipitaciones pluviales. En efecto, un correcto dimensionamiento
del drenaje granizara la vida til de una carretera, una va frrea,
un aeropuerto. El conocimiento de las precipitaciones pluviales
extremas y el consecuente dimensionamiento adecuado de los rganos
extravasores de las represas garantizar su seguridad y la seguridad
de las poblaciones y dems estructuras que se sitan aguas abajo de
la misma. El conocimiento de las lluvias intensas, de corta
duracin, es muy importante para dimensionar el drenaje urbano, y as
evitar inundaciones en los centros poblados. Las caractersticas de
las precipitaciones pluviales que deben conocerse para estos casos
son: La intensidad de la lluvia y duracin de la lluvia: estas dos
caractersticas estn asociadas. Para un mismo tiempo de retorno, al
aumentarse la duracin de la lluvia disminuye su intensidad media,
la formulacin de esta dependencia es emprica y se determina caso
por caso, con base en datos observados directamente en el sitio
estudiado o en otros sitios vecinos con las mismas caractersticas
orogrficas.
