Diseño y aplicación de instrumentación para la caracterización hidrometeorológica e hidrogeológica

• Autores: Javier Salas García, Jaime Gárfias Soliz, Hilario Jesús Llanos Acebo, Richard Martel
• Localización: Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, ISSN-e 1405-3322, Tomo 62, Nº. 2, 2010, págs. 233-247
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Design and application of instruments for hydrometeorologic anf hydrogeologic characterization
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• Resumen
  • español

    El conocimiento del ciclo hidrologico es un requisito indispensable para la evaluacion, la planificacion y el desarrollo de los recursos hidricos. En este sentido, el presente articulo describe el principio de funcionamiento, el diseno, los resultados de las pruebas de laboratorio y la instalacion en el campo de cinco dispositivos: un pluviometro, un evaporimetro, un limnigrafo, un freatimetro y un higrometro. Puesto que los parametros que miden varian en funcion del tiempo, todos los equipos descritos cuentan con la capacidad de almacenamiento y transmision de datos a una computadora personal a intervalos programables. Ademas, su diseno permite soportar las condiciones del trabajo de campo. Como resultado de las pruebas de laboratorio en el pluviometro, su error relativo maximo es del 4% para un rango de precipitacion diaria menor a 500 mm/d. Por otra parte, el metodo de medicion del evaporimetro redujo un factor de 5 el error relativo del sensor de presion empleado para medir el nivel del agua en un tanque de evaporacion, resultando en una precision del 98.5%. Una caracteristica singular de los dos dispositivos mencionados es que tienen la capacidad de auto calibrarse despues de cada ciclo de trabajo. A su vez, el limnigrafo es capaz de medir el nivel de una corriente superficial con una precision de hasta 58 �Êm, debido su sistema de posicionamiento electromecanico. En lo que respecta al freatimetro, este mostro un error de medicion respecto a su escala completa del 1.5%. Como una ventaja adicional, este dispositivo mide el nivel freatico a traves de la determinacion de la presion diferencial en lugar de la absoluta, eliminando con ello la necesitad de un equipo adicional para compensar el efecto de la presion atmosferica. Una vez calibrados los bloques de yeso empleados en el higrometro, fue posible la determinacion de la humedad relativa con una variacion del 2.8% en el valor de resistencia electrica para un rango de temperatura entre 8��C y 17��C.

    Para determinar los posibles efectos de desgaste en los componentes, las pruebas de campo tuvieron una duracion de seis meses. Tras una serie de modificaciones en los disenos, fue posible construir los equipos de tal modo que no requirieron ningun mantenimiento una vez instalados. De los cinco dispositivos, el que exhibe una mayor exactitud es el limnigrafo, con resultados practicamente iguales en el campo respecto de los obtenidos en el laboratorio. Como resultado de la optimizacion de los disenos, el costo de la fabricacion de los cinco dispositivos fue de 1250 dolares, alrededor del 12% del costo de equipos similares.

  • English

    Knowledge of the water cycle is an essential requirement to evaluate, plan and develop water resources. In this sense, this paper describes the principles of equipment operation, design, results of laboratory tests and the installation in the field of five devices: a rain gauge, an evaporimeter, a limnometer, a water table meter and a hygrometer. As the parameters measured vary with time, all the devices described are capable of storing and transmitting the data to a personal computer at programmable intervals. Moreover, the design enables the equipment to withstand field conditions. As a result of the laboratory tests on the rain gauge, its maximum relative error is 4% for a daily rainfall of less than 500 mm/day. In addition, the method of evaporimeter measurement reduced by a factor of 5 the relative error in the pressure sensor used to measure the water level in an evaporation pan, resulting in a precision of 98.5%. A singular feature of both devices is the capability to self-calibrate after each duty cycle. Furthermore, the limnometer can measure the level of surface flow with a precision of 58 ìm by the use of electromechanical positioning. In the case of the water table meter, it shows a full scale measurement error of 1.5%. As an additional advantage, this device measures the water table by determining differential instead of absolute pressure, thereby eliminating the need of additional equipment to compensate for the effect of atmospheric pressure.

    Once the gypsum blocks used by the hygrometer are calibrated, it is possible to determine the relative humidity with a variation of 2.8% in the electrical resistance for a temperature range between 8°C and 17°C. In order to determine the possible effects of deterioration of the components, the field test took six months. After a series of design modifications, it was possible to construct the equipment in such a way that no corrective maintenance is required once it is installed. The most accurate of the five devices was the limnometer, which exhibited practically equal results in the laboratory and field. As a result of the design optimization, the manufacturing cost of the five devices was 1250 dollars, which is about 12% of the cost of similar equipment.