¿En qué consiste una estación meteorológica?

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Hola buen día!

Hoy quiero compartir de nuevo algo con ustedes, en esta ocasión un proyecto que en un inicio me tomó por sorpresa, ya que, no me explicaba del todo para que me sirve una estación meteorológica, cuando recién se propuso el  proyecto, hoy puedo explicar mejor en que consisten estos instrumentos unidos.

Una estación meteorológica es el conjunto de variados instrumentos que toman medida de algunas características del clima. El tipo y cantidad de instrumentos a utilizar varían según el tipo de estación que se esté usando. Existen diversos tipos de estaciones meteorológicas, dependiendo de las necesidades es el tipo de estación que se utiliza.

Las variaciones son de acuerdo a los tipos de sensores que manejan, la precisión de estos, la ubicación que cada uno de ellos requiere, y la manera de procesar la información que estos detectan. Estas pueden ser desde un solo instrumento, en el caso de las estaciones sencillas que registran solo una variable del clima, hasta estaciones profesionales que pueden tener mas de 6 sensores distintos.

En el caso de las estaciones profesionales, cumplen con los sensores mas comunes:

  • Veleta: mide dirección del viento.
  • Anemómetro: mide velocidad de viento.
  • Pluviómetro: mide cantidad de lluvia.
  • Sensor de luminosidad: mide la intensidad luminosa de luz visible y de luz infrarroja.
  • Termómetro : mide la temperatura ambiente.
  • Detector de humedad: mide la humedad del ambiente.
  • Barómetro: mide la presión del ambiente.

Otras estaciones más completas también cubren los siguientes parámetros:

  • Radiación solar
  • Temperatura de suelo
  • Humedad de hoja

Aparte de las respectivas características en software y hardware para la lectura de los datos obtenidos por los sensores y la manutención de la misma estación, que consta en el monitoreo del estado de carga de la batería para los sensores en caso de no poseer un módulo fotovoltaico generador de energía o cualquier otro medio que de garantice que los sensores obtendrán energía suficiente para su correcto funcionamiento.

Los sensores usados en las estaciones meteorológicas especifican, que para tener mediciones más exactas deben de cumplir con ciertos requerimientos de instalación, como estar a cierta altura, o a cierta distancia de carros, o de techos, entre otras generalidades hacen que, en su mayoría las estaciones meteorológicas se instalen en zonas aisladas o el lugares lejanos para diversos cuidados.

Así que en su mayoría el uso del módulo fotovoltaico es algo necesario para su instalación.

Como mencionaba, los instrumentos dejan ciertas especificaciones para su instalación, les dejaré las características de los mas comúnmente usados en este tipo de trabajos.

ANEMÓMETRO.

El anemómetro es un dispositivo que mide la velocidad instantánea del viento, pero las ráfagas de viento desvirtúan la medida, de manera que la medida más acertada es el valor medio de medidas que se tomen a intervalos de 10 minutos. El anemómetro permite medir inmediatamente la velocidad pico de una ráfaga de viento.

Existen muchos tipos anemómetros, el más común es el anemómetro de rotación, este se encuentra dotado de cazoletas (Robinson) o hélices unidas a un eje central cuyo giro, proporcional a la velocidad del viento, es registrado convenientemente; en los anemómetros magnéticos, dicho giro activa un diminuto generador eléctrico que facilita una medida precisa. Las mediciones se generan de la siguiente manera:

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Si no se puede colocar los sensores a la altura de 10 metros, se deberían de instalar a una altura no menor de 6 metros por encima del suelo.

En caso de montar en una torre, el sensor debe de estar por encima de la torre, y debe de estar orientado a hacia el viento predominante.

VELETA.

La Veleta se usa para determinar la dirección del viento. Está gira y apunta la dirección desde la que viene el viento. Generalmente tiene dos partes o extremos: uno que tiene una forma de flecha y que voltea hacia el viento y otro extremo que es más ancho para que atrape la brisa. La flecha apuntara hacia la dirección  desde la que sopla  el viento, así que si esta apuntado hacia el este, significa que viene del este. Además, la dirección del viento es desde  donde sopla el viento. Para usar una veleta, se debe saber dónde están los puntos cardinales.

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PLUVIÓMETRO.

El pluviómetro es un instrumento que se emplea en las estaciones meteorológicas para la recolección  y medición de la precipitación. Se usa para medir la cantidad de precipitaciones caídas en un lugar durante un tiempo determinado.

La cantidad de agua caída se expresa en milímetros de altura (o equivalentemente en litros por metro cuadrado). El diseño básico de un pluviómetro consiste en una abertura superior (de área conocida) de entrada de agua al recipiente, que luego es dirigida a través de un embudo hacia un colector donde se recoge y puede medirse visualmente con una regla graduada o mediante el peso del agua depositada. Normalmente la lectura se realiza cada 12 horas. Un litro caído en un metro cuadrado alcanzaría una altura de 1 milímetro.

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La pieza móvil del pluviómetro (el balancín) se mueve a cada lado según se dirige la caída de agua que entra por el orificio de la caja exterior. El balancín tiene un pequeño metal en la parte superior del medio de la pieza que hace contacto con la caja donde está la tarjeta. En cada movimiento que da el balancín, la tarjeta interna que detecta las veces que se balancea por medio de un sensor magnético que detecta al metal del balancín y envía la información a la tarjeta donde se recopila la información de los sensores.

El pluviómetro debe instalarse a 1.5 m de altura. La boca (parte ancha del pluviómetro) debe estar a esta altura. Por lo general se instala en un poste de que permita que el instrumento esté a esta altura y que no bloquee la parte superior del pluviómetro, por donde debe ingresar el agua de lluvia.

TEMPERATURA Y HUMEDAD.

Para esta medición se usa el sensor DHT11 es muy básico y tiene capacidad para medir la humedad y un termistor para medir la temperatura del aire que lo rodea. Está diseñado para medir temperaturas entre 0 y 50°C con una precisión de ±2°C, para medir humedad entre 20% y 80% con una precisión de 5% con periodos de muestreo de 1 segundo.

El sensor debe de estar protegido de sólidos que pudieran obstruir su medición. Esto  se logra con una “jaula” que protege el sensor del medio ambiente mientras permite que el sensor pueda captar la información necesaria para su función. Esto se logra con la armadura que tiene varios niveles y un espacio muy pequeño entre cada nivel, cada nivel tiene una forma cónica elevada, por lo que no permite la entrada de sólidos. Se recomienda que el sensor este alejado  por lo menos cuatro veces de la altura de la obstrucción, al menos 30 metros de largas áreas pavimentadas, y localizadas en un área de al menos 9 metros de diámetro.  La altura recomenda para colocarla es de 1.2 a 2 metros sobre el suelo. Las áreas abiertas deben de estar cubierta de pasto corto o en tierra natural.

Para tener una medida confiable del sensor se debe evitar lo siguiente:

  • Grandes fuentes industriales de calor (industrias de maquinado, cocinas, entre otros).
  • Techos
  • Vegetación alta
  • Áreas con sombra
  • Pantanos
  • Áreas donde se acumule nieve
  • Lugares bajos que acumulen agua de lluvia

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SENSOR DE LUMINOSIDAD

El sensor de luminosidad es un sensor de luz digital avanzado, ideal para usar en una gran cantidad de aplicaciones.

Comparado con las fotorresistencias, el sensor TSL2561 es mucho más exacto para medir la iluminación y puede configurarse con diferentes rangos de luz  y tiempos de adquisición para medir desde 0.1 hasta más de 40000 Luxes en tiempo real.

La parte más interesante es que puede medir intensidad luminosa de luz visible y de luz infrarroja algo que para la mayoría de los sensores es imposible.

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Aparte de estos sensores, (que como mencionaba son los más básicos) es necesaria una tarjeta de control donde se concentren todos los sensores para facilitar la colección de datos, en algunos casos se usa una beagle bone, raspberry, arduino, odroid, etc., para esto se sugiere una caja para electrónica con certificación preferente ip 64 o ip 65, e aquí un ejemplo de estas cajas.

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Y finalmente, una estación con estos accesorios y los sensores ubicados en la manera recomendada que especifica el fabricante, quedaría de la siguiente manera.

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Espero que les sirva la información presentada en este  blog y si tienen alguna duda o comentario, siéntanse libres de expresarlo 😉
Saludos y un abrazo, bonito día!

 

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