Diseño y aplicación de instrumentación para la caracterización hidrometeorológica e hidrogeológica

Resumen

El conocimiento del
ciclo hidrológico es un requisito indispensable para la evaluación,
la planificación y el desarrollo de los recursos hídricos. En este
sentido, el presente artículo describe el principio de
funcionamiento, el diseño, los resultados de las pruebas de
laboratorio y la instalación en el campo de cinco dispositivos: un
pluviómetro, un evaporímetro, un limnígrafo, un freatímetro y un
higrómetro. Puesto que los parámetros que miden varían en función
del tiempo, todos los equipos descritos cuentan con la capacidad de
almacenamiento y transmisión de datos a una computadora personal a
intervalos programables. Además, su diseño permite soportar las
condiciones del trabajo de campo. Como resultado de las pruebas de
laboratorio en el pluviómetro, su error relativo máximo es del 4%
para un rango de precipitación diaria menor a 500 mm/d. Por otra
parte, el método de medición del evaporímetro redujo un factor de 5
el error relativo del sensor de presión empleado para medir el nivel
del agua en un tanque de evaporación, resultando en una precisión
del 98.5%. Una característica singular de los dos dispositivos
mencionados es que tienen la capacidad de auto calibrarse después de
cada ciclo de trabajo. A su vez, el limnígrafo es capaz de medir el
nivel de una corriente superficial con una precisión de hasta 58 µm,
debido su sistema de posicionamiento electromecánico. En lo que
respecta al freatímetro, éste mostró un error de medición respecto a
su escala completa del 1.5%. Como una ventaja adicional, este
dispositivo mide el nivel freático a través de la determinación de
la presión diferencial en lugar de la absoluta, eliminando con ello
la necesitad de un equipo adicional para compensar el efecto de la
presión atmosférica. Una vez calibrados los bloques de yeso
empleados en el higrómetro, fue posible la determinación de la
humedad relativa con una variación del 2.8% en el valor de
resistencia eléctrica 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 duración de seis meses. Tras una
serie de modificaciones en los diseños, fue posible construir los
equipos de tal modo que no requirieron ningún mantenimiento una vez
instalados. De los cinco dispositivos, el que exhibe una mayor
exactitud es el limnígrafo, con resultados prácticamente iguales en
el campo respecto de los obtenidos en el laboratorio. Como resultado
de la optimización de los diseños, el costo de la fabricación de los
cinco dispositivos fue de 1250 dólares, alrededor del 12% del costo
de equipos similares.