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Estaciones Meteorolgicas Automticas
Rodrigo Morales Zrate
Ingeniero AgrnomoM. AgropempresasMagister en Horticultura
[email protected]
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Presentacin
Uno de los elementos centrales en la agricultura es la toma de
decisiones
productivas, decidir por ejecutar una trabajo, definir la
oportunidad y el modo de
accin ya sea en intensidad o duracin, etc. Para realizar esta
toma de decisin los
elementos ms relevantes son la informacin y la capacidad de
emplear estos datos
de un modo comprensivo para escoger la mejor va de accin.
En general muchas de las decisiones en la produccin agrcola son
tomadas como
parte de un plan de produccin y en otros casos por un juicio que
mucho tiene de
subjetivo. Sin embargo, en los ltimos aos se ha intensificado la
incorporacin de
tecnologa y el uso de asesoras externas para complementar las
capacidades que
poseen las empresas agrcolas con miras a tomar mejores
decisiones, ms
informadas, que permitan mejorar los resultados.
Actualmente existen redes generando informacin climtica. Pero,
como sabemos si
la informacin nos es til o siquiera si es vlida. Deben surgir
dudas como: Como
fueron tomados estos datos?, son representativos de mi zona?,
bastan para el uso
que quiero darles? y un largo etctera.
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Sensores y Variables Climticas
Estaciones Meteorolgicas Automticas
Componentes de una EMA
Condiciones de Instalacin
Conectividad
Calibracin y Mantencin
Usos/Aplicaciones de la informacin de las EMAs
EMAs en programacin de riego
Marcas en Chile
Manejo de la Informacin Climtica
Sistema EVE del CITRA de la Universidad de Talca
Estaciones Meteorolgicas Automticas
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Sensores y VariablesLos sensores son instrumentos capaces de
detectar magnitudes fsicas y transformarlos
en variables que pueden ser interpretadas directamente o atravs
de otros dispositivos.
Caractersticas:
Rango. Amplitud en la que efecta la medicin
Resolucin. Variacin mnima percibida
Precisin. Error mximo de medida
Correlacin o Linealidad. Relacin entre la entrada y la
salida
Sensibilidad. Variacin en la salida
Repetitividad. Error esperado al repetir la medida
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Ejemplo:
El termmetro de mercurio ha sido usado para aprovechar las
propiedades de
expansin del mercurio a distintas temperaturas.
Donde?
Como?
Cuando?
Peor que operar sin informacin
es operar con informacin
errnea
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Vida til y Prdida de Sensibilidad
Las propiedades de los materiales decaen con
el uso, paso del tiempo y la accin de factores
de desgaste como:
Roce o trabajo mecnico
Temperaturas extremas
Radiacin solar
Humedad
Exposicin a agentes corrosivos
Suciedad
Buenos materiales/construccin constituye
Factor de Calidad
Durabilidad
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Estaciones Meteorolgicas Automticas
Definicin:
Las EMAs son equipos electrnicos que empleamos para
medir/estimar variables climticas
Ventajas: Medicin continua, registros automticos.
Son autnomas.
No requieren de personal para su operacin diaria (vigilancia o
mantenciones
frecuentes)
Fcil adquisicin e instalacin comparada a los equipos
convencionales.
Fcil integracin a sistemas de informacin computacionales.
Desventajas:
Requieren el desarrollo de capacidades para su uso adecuado.
Incorporan elementos de costo adicional, adquisicin, reparacin y
mantencin.
En caso de falla o error puede ser relevante si la dependencia
de estos datos es
alta.
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Componentes
Para uso agrcola, la EMA debe medir al menos las variables:
Temperatura
Humedad Relativa
Radiacin Solar
Precipitaciones
Velocidad del Viento
Direccin del Viento
Bsicamente se componen de:
Registrador
Higrotermmetro
Piranmetro
Pluvimetro
Anemmetro y Veleta
Sistema de Soporte
Otros (panel solar)
Integradores de equipos v/s fabricantes de sensores
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Datalogger o registrador de datos:
Bsicamente se componen de:
Microprocesadores
Memoria
Puntos para conectar los sensores o puertas
Fuente de alimentacin (bateras/pilas)
Dispositivo electrnico que capta y almacena la informacin
generada por los instrumentos o sensores en funcin del
tiempo.
Otras caractersticas
Pantalla (Matriz o LCD)
Medios de entrada (Teclados/Botoneras)
Puertos para salida/entrada de datos (configuracin)
Dispositivos de conectividad (inalmbrica)
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Higrotermmetro:
Se componen de:
Termocupla
Higrometro
Estructura de proteccin
instrumento que registra simultneamente la temperatura y la
humedad relativa.
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Piranmetro:
Instrumento meteorolgico utilizado para medir de manera muy
precisa la radiacin solar incidente (total).
Su componente principal es una termopila
(conjunto de termopares o termocuplas),
cubiertas con un material negro para captar la
radiacin.
La mayora poseen estructura de proteccin para
evitar los efectos del viento (domos)
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Pluvimetro
Consiste en un embudo de un rea conocida que colecta el agua
y
la conduce a una pequeo set de cubetas, con una bisagra en
su
punto medio.
Pierden sensibilidad al aumentar la intensidad de
la precipitacin.
Requieren mayor mantencin y calibracin
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Anemmetro y Veleta
Para medir velocidad y direccin de viento.
El anemmetro posee tres cazoletas o aspas sobre las cuales
acta
la fuerza del viento.
La veleta gira sobre un eje, logra su medicin a travs de un
potencimetro que indica la posicin relativa de esta.
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Otros Sensores
Humedad de Hoja
Humedad de Suelo
Sensores aplicados al control de riego
Manometro
Medidor de Nivel
Monitores de riego
Ambientales
Calidad del aire
Radiacin ultra violeta
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Condiciones de Instalacin
Cualquiera que sea la necesidad para la instalacin de la EMA,
debe considerar la
homogeneidad del entorno circundante y que los sensores queden
expuestos a las
condiciones predominantes del lugar.
Para el caso del uso agrcola, las condiciones de instalacin de
las EMAs se pueden segmentar
dependiendo del destino de la informacin.
Instalacin en campo: utilidad a nivel local, las mediciones
captadas en estas condiciones
reflejan solamente la realidad de esa ubicacin.
Instalacin en condiciones de referencia: Instalaciones para un
uso amplio como son las
redes de EMAs para su aplicacin en riego.
El orden de las sensiblilidad de las variables climticas a las
condiciones locales son:
1.- Velocidad de viento y humedad relativa
2.- Temperatura y la pluviometra
3.- Radiacin Solar
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Cuando colocamos los equipos en el huerto, plantacin,
invernadero, etc.
Las mediciones captadas en estas condiciones reflejan solamente
la realidad de esa locacin y la
extrapolacin de estos debe realizarse con precaucin.
Ejemplo:
Podemos ubicar la EMA en un lugar estratgico dentro del campo,
donde sabemos por experiencia que
se presentan las temperaturas ms bajas o la humedad ms alta por
falta de aireacin, etc. La
informacin as generada nos ayuda a tomar decisiones que afectan
a toda la explotacin.
Instalacin en campo
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Instalacin en referencia
Concepto terico que consiste en una superficie de pasto
creciendo activamente en ptimas
condiciones de nutricin y reposicin hdrica, que es mantenido
entre 18 y 25 cm de altura.
Objetivo:
Lograr que los datos capturados sean estandarizados
Captar en forma libre de influencias el comportamiento de las
variables agroclimticas.
Permite crear bases de datos que sean comparables entre s.
Principal uso en estimacin de la evapotraspiracin para su uso en
riego.
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Instalacin de Sensores
En el caso de las EMAs modulares, la instalacin se realiza sobre
un poste de aluminio. Las
precauciones en la colocacin de los dispositivos es en lneas
generales que deben limitarse las
obstrucciones a las condiciones predominantes.
Higrotermmetro. Instalar al menos a 1,2m sobre el nivel de la
cobertura vegetal o del
suelo.
Radimetro. Instalar despejado de obstrucciones que proyecten
sombra sobre el punto de
medicin, adems son sensibles a la inclinacin. En esta zona deben
ser instalados en
direccin noroeste.
Veleta y Anemmetro. Deben estar sujetos a los vientos
predominantes y la veleta ajustada
a la orientacin norte.
Pluvimetro. Se recomiendan instalaciones no superiores a los
1,5m sobre el suelo, libre de
obstrucciones y bien nivelado.
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Instalaciones poco apropiadas
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Conectividad
Cmo se extrae la informacin generada por la EMA?.
Puede estar permanentemente conectado a un computador
Se pueden recolectar con un computador porttil
Insertar tarjetas de memoria
Tambin hay opciones de transmisin inalmbrica, bsicamente por
radiofrecuencia.
Estas pueden conectar la EMA a un receptor en distancias de 2 y
hasta
20 km sin intervencin de equipos adicionales (Ej UHF).
Distintas alternativas que varan en:
Consumo de energa y por lo tanto autonoma
Distancia mxima de las comunicacin
Costo de los equipos
Aparte se encuentra el uso del sistema GPRS (General Radio
Packet
Service), el cual est orientado a proporcionar servicios de
transporte
de datos a los equipos portables de telefona (Ej. Internet).
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A840Base Receptora
Servidor de Informacin Climtica
100m
100m
Proveedor de Servicio Internet GPRS (Celular)
INTERNET
Datos Cifrados
Lecturas Cada MinutoPromedios Cada 15 min
Transmisin Cada Hora
Datos Cifrados
AddVantage Pro 5
Usuarios
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Mantencin
Las necesidades de mantencin de los equipos son bajas. Estos
se refieren a limpieza, lubricacin, proteccin de las
conexiones
y prevencion de dao por humedad en el registrador de datos.
Sin embargo esto se debe realizar con cierta periodicidad
para
asegurar lecturas adecuadas.
Pluvimetro que es obstruido por la accin de aves y la
acumulacin
de polvo.
Piranmetro por el depsito de polvo sobre la superficie del
sensor.
Calibracin
Elemento aparte es la calibracin de los equipos, la que
puede
realizarse para extender la vida til o para verificar que
las
mediciones siguen siendo adecuadas. Sin embargo los sistemas
no permiten la incorporacin de factores de correccin
Esto tiene directa vinculacin con la necesidad de tener
buena
informacin osea calidad de datos
Sin embargo esto se realiza escasamente, pues es mejor
vender/adquirir equipo nuevo. Adems es menos riesgoso y toma
menos tiempo
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Uso de las Estaciones Meteorolgicas Automticas
Adems del registro bsico de las variables climticas, las
aplicaciones para la informacin
meteorolgica se procesa la informacin para obtener.
Registro de horas de fro. El mtodo ms comn es el modelo de
Weinberger, en el cual se
contabilizan las horas bajo la temperatura umbral (7,2C). Esta
informacin se utiliza en la
produccin frutcola en la determinacin de la salida del estado de
dormancia invernal. Existe
tambin el modelo de Richardson et al. (1974), el cual considera
un rango diferencial de
acumulacin de fro dependiendo de la especie.
Registro de grados da. Consiste en contabilizar los grados
Celsius registrados dentro de un
rango de temperaturas en el cual las plantas sufren cambios
fisiolgicos que determinan las
distintas etapas fenolgicas.
Registro o control de heladas. En general los sistemas se
preparan para dar alerta en heladas
del tipo radiativas.
Prevencin o control de plagas.
Programacin del riego.
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0 20
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0 5 - 1 2
0 6 - 1 2
0 7 - 1 2
0 8 - 1 2
0 9 - 1 2
1 0 - 1 2
1 1 - 1 2
1 2 - 1 2
0 1 - 1 3
0 2 - 1 3
0 3 - 1 3
0 4 - 1 3
G r a d o s D a A c u m u l a d o s B a s e 1 0 ( C )
H o r a s d e F r o A c u m u l a d a s ( h )
Fe
cha
HFA
GD
A
0 20
40
60
80
10
0
12
0
0 1 2 3 4 5 6 7
P r e c i p i t a c i n e s ( m m )
E v a p o t r a n s p i r a c i n d e R e f e r e n c i a ( m m
)
FechaPP
ET
0 20
40
60
80
10
0
12
0
-5 0 5
10
15
20
25
30
35
40
H u m e d a d R e l a t i v a ( % )
T e m p e r a t u r a ( C )
Fecha
HR M
ed
T Ma
xT M
inT M
ed
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Resumen ClimticoTemporada 2012-13 EMA La Estancia
1 Grados Da Acumulados Base 10C desde el 01 de agosto
2 Horas Fro Acumuladas, recuento de horas bajo 7,2 C desde 01 de
mayo a 30 de septiembre
3 Basado en datos de la Direccin General de Aguas, www.dga.cl,
2013
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Aplicaciones en Riego
Los datos tomados en huerto nos permiten a travs de modelos
determinar la
evapotranspiracin de cultivo, a travs del uso de modelos como el
de Penman, sin embargo este
presenta limitaciones cuando se trata de cultivos hilerados.
En el caso de los datos tomados en referencia nos permite la
aplicacin del conocido modelo
Penman-Monteith publicado en el Boletn de Riego N56 de la FAO
por Allen, et al 1998, con el
cual podemos determinar la evapotranspiracin de referencia para
el rea en que la EMA sea
representativa.
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Marcas disponibles en Chile
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Marcas disponibles en Chile
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Marcas disponibles en Chile
Campbell, Equipos modulares de altos
estndares, costosos y de alta duracin.
Altamente configurables. Uso cientfico.
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Sistema de Informacin Agroclimtica
EVE (Entorno de Visualizacin Electrnico)
CITRA Universidad de Talca
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Costos
Equipos: desde US$ 1000 hasta US$ 5000
Sensores para EMAs: desde US$ 150 hasta US$ 1800
Mantencin/Instalacin: Variable
Sistema de GPRS: desde $7000
Sistemas de Sensores y Transductores (actuadores)
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Fin de la presentacin
