Agm620p05

Agm620 – Instrumental meteorologico
HUMEDAD RELATIVA

La HUMEDAD RELATIVA es la relación entre la masa de vapor de
agua contenido en la unidad de volumen del aire y la de vapor
de agua, que sería necesario para saturar este volumen a la
misma temperatura. Normalmente se expresa en tanto por
ciento

HUMEDAD RELATIVA

Normalmente se deben utilizar las siguientes unidades para expresar las
distintas magnitudes asociadas con el vapor de agua de la atmósfera:
Tensión de vapor en hectopascales
Concentración de vapor en kg/m3
(humedad absoluta)
Contenido de humedad
(humedad específica) como relación en peso
Razón de mezcla como relación en peso
Humedad relativa en tanto por ciento


Instrumentos de medida
Los instrumentos para medir la humedad o el contenido de vapor de
agua en la atmósfera se llaman HIGRÓMETROS. Los dos
instrumentos usados para hacer estas medidas en las
proximidades de la superficie terrestre, son:
Los higrómetros, compuestos de un termómetro seco y un
termómetro húmedo.
Los higrógrafos, que utilizan el cambio de dimensiones de
sustancias higroscópicas (higrómetros de cabello).
Los dos son los más usados en los observatorios meteorológicos
mexicanos.


Ciertas sustancias orgánicas varían sus dimensiones si
experimentan un cambio en su contenido de agua. Un cambio en la
humedad del aire afecta habitualmente el contenido de agua de
tales sustancias.Figura 3.1 Psicrómetro simple sin ventilación
artificial.
Desde el siglo XVII, se descubrió que el cabello humano
completamente desgrasado es un buen medidor de la humedad.
Para un cambio de humedad relativa de 0 a 100% el cabello
aumenta su longitud de 2 a 2.5 % en promedio. Si bien, el cambio
de longitud varía con diferentes tipos de cabello, hay una relación
aproximada constante entre la humedad y la variación de la
longitud del cabello.
De los aparatos que se usan habitualmente en los observatorios
mexicanos tenemos en primer termino el higrómetro, y el segundo
más común es el psicrómetro.


Figura 3.2 Psicrómetro tipo Assman
Los psicrómetros pueden ser subdivididos en psicrómetros simples
sin ventilación artificial o de garita estacionaria (Figura 3.1),
psicrómetros portátiles tipo Assman (Figura 3.2) y psicrómetros-
onda. En las estaciones sinópticas se recomienda la utilización de
psicrómetros de ventilación artificial. También se recomienda la
utilización de tales psicrómetros en otras estaciones, cada vez que
ello sea posible.

Figura 3.1 Psicrómetro
simple sin ventilación
artificial.


Figura 3.2 Psicrómetro tipo
Assman


El equipo utilizado para las observaciones psicrométricas debe ajustarse,
en todo lo posible, a las recomendaciones siguientes:
a) Los termómetros húmedo y seco deben estar ventilados y
protegidos de la radiación al menos por dos pantallas metálicas pulidas
y sin pintar, separadas del resto de los aparatos por materiales
aislantes, o bien por una garita de celosía en persiana más una pantalla
de metal pulido;
b) Al nivel del mar, debe impulsarse el aire para que pase sobre
los termómetros a una velocidad no inferior a 2.5 m/s y no mayor de 10
m/s si los termómetros son del tipo ordinariamente utilizado en las
estaciones meteorológicas. Para actitudes considerablemente distintas,
estas velocidades límites del aire deben ajustarse en proporción inversa
a la densidad de la atmósfera;
c)Debe haber conducciones de aire separadas para los dos termómetros;


d) Si se utiliza la segunda alternativa del apartado a), la
entrada de los conductos del aire debe estar situada de tal modo
que registre la verdadera temperatura ambiente y el aire debe
desembocar sobre la garita en tal posición que impida su
recirculación;
e) Se debe procurar impedir en todo momento la
transferencia de cantidades significativas de calor desde el
motor a los termómetros;
f) El recipiente de agua y la mecha deben estar dispuestos de tal
modo que el agua llegue al depósito del termómetro
prácticamente a la misma temperatura que la del depósito del
termómetro húmedo,
g) Las medidas deben tomarse a una altura comprendida
entre 1.5 y 2 metros por encima del nivel del terreno,


Psicrómetro simple sin ventilación artificial
•Actualmente este tipo de instrumentos es de uso general,
especialmente en las estaciones climatológicas.
•Lo habitual es que el termómetro seco y húmedo estén sujetos
verticalmente dentro de una garita termométrica. Si se utiliza una
mecha y un recipiente de agua para mantener el termómetro
húmedo convenientemente mojado, el recipiente debe colocarse
preferentemente a un lado del termómetro y con la boca al
mismo nivel o ligeramente por debajo de la parte alta del
depósito del termómetro.
•La mecha debe mantenerse lo más recta posible y su longitud
debe ser tal que el agua llegue al depósito del termómetro
prácticamente a la misma temperatura que la de dicho depósito y
en cantidad suficiente, aunque no excesiva.


Psicrómetros ventilados artificialmente
Las observaciones con el psicrómetro Assmann deben efectuarse
en un lugar abierto, manteniendo el instrumento colgado de un
gancho o escuadra unida a un poste delgado, o bien
manteniéndolo con una mano y el brazo estirado
horizontalmente, con las tomas de aire ligeramente inclinadas en
la dirección del viento, Con viento fuerte se deben utilizar garitas
dotadas de un ventilador. Entre las lecturas, el instrumento debe
guardarse en un recinto sin calefacción, pero si se le mantiene a
la temperie se le ha de proteger contra la precipitación y la fuerte
radiación.
Los depósitos de los termómetros están muchas veces
insuficientemente protegidos contra la radiación so pretexto de
obtener la necesaria ventilación de los mismos, sobre todo
cuando se trata del psicrómetro de honda. Este tipo de
psicrómetro debe pues utilizarse preferentemente en lugares
protegidos de la radiación directa del sol.


Psicrómetros ventilados


La OMM ha formulado las siguientes recomendaciones:

El tejido utilizado para cubrir el termómetro húmedo debe ser fino pero
tupido. Antes de su instalación, se debe lavar el psicrómetro
cuidadosamente con jabón puro y agua, enjuagándolo varias veces en
agua destilada. Si se utiliza mecha, debe dársele un tratamiento
análogo;

Cualquier contaminación visible debe ser considerada como una clara
indicación de la necesidad de hacer una sustitución. En el manejo de la
muselina y de la mecha conviene proceder con gran cuidado para
impedir su contaminación con las manos;
Para el termómetro húmedo debe utilizarse agua destilada.
Se debe instar a los observadores a que cambien muselina y mecha
con regularidad.
La sustitución debe hacerse una vez a la semana para todos los
psicrómetros que están expuestos continuamente.
En lugares próximos al mar y en zonas polvorientas o industriales,
puede ser necesario cambiar la muselina y la mecha con mayor
frecuencia.
Se debe comprobar frecuentemente el depósito y completar la cantidad
de agua en caso necesario.


Psicrómetro simple.
Los termómetros deben leerse con la precisión de una décima
de grado y se debe evitar cometer errores de paralaje.
Si deben cambiarse la muselina y la mecha (y también el agua),
esto debe hacerse inmediatamente después o bastante antes de
proceder a la lectura.
Siempre y cuando el agua suministrada tenga
aproximadamente la misma temperatura que el aire, la
temperatura correcta del termómetro húmedo se logrará en unos
15 minutos aproximadamente.
Si la temperatura del agua difiere mucho de la temperatura del
aire, quizá sea necesario esperar 30 minutos.
Al realizar una observación, las lecturas de los dos termómetros
deberán efectuarse simultáneamente siempre que sea posible,
asegurándose de que el termómetro húmedo recibe suficiente
suministro de agua.


Psicrómetro de aspersión tipo Assmann.
Para los psicrómetros del tipo Assmann es preferible utilizar el siguiente
procedimiento de observación:
 Humedecer el termómetro húmedo.
 Dar cuerda al motor del aparato de relojería (o poner en marcha el
motor eléctrico).
 Esperar dos o tres minutos o hasta que la lectura del termómetro
húmedo permanezca estable.
 Leer el termómetro seco.
 Leer el termómetro húmedo.
 Verificar las lecturas del termómetro seco.
 Se debe tener mucho cuidado en evitar cualquier influencia que
puedan ejercer sobre las lecturas la presencia del observador o
cualquiera otra fuente cercana de calor o vapor de agua, como por
ejemplo el tubo de escape de un vehículo de motor.
 Se debe adoptar un procedimiento análogo con los psicrómetros de
garita, dotados de una ventilación accionada mediante aparatos de
relojería o motor eléctrico.


Psicrómetro tipo honda.
En el caso del psicrómetro de honda, se debe mojar el
termómetro húmedo inmediatamente antes de que comience la
observación.
Para obtener una adecuada velocidad del aire de 2.5 m/s por
lo menos sobre los depósitos de los termómetros, a un
psicrómetro de honda de 30 cm de radio de giro se le deben dar
unas cuatro revoluciones por segundo.
Conviene tener presente que la velocidad del depósito del
termómetro a través del aire no ha de ser necesariamente
idéntica a la velocidad de ventilación eficaz del depósito del
termómetro.
El giro del instrumento debe ser detenido con suavidad y las
lecturas deben tomarse muy rápidamente.


Tablas psicrométricas
Cuando las temperaturas de bulbo seco y húmedo han sido
leídas, se puede calcular el punto de rocío o la Humedad
Relativa sirviéndose de las Tablas Psicrométricas. Es necesario
utilizar la Tabla que corresponde a cada ventilación.
Las distintas tablas psicrométricas utilizadas por los servicios
meteorológicos se fundan en diferentes hipótesis con respecto a
los valores del coeficiente psicrométrico en las fórmulas
sencillas, y algunos servicios están utilizando también tablas
basadas en fórmulas teóricas más elaboradas.
En el psicrómetro Assmann, por ejemplo, se supone, que la
corriente del aire pasa sobre los termómetros a la velocidad de
2.4 m/s.
En el caso de un psicrómetro tipo simple colocado dentro de
la garita, se considera que dicha velocidad es de 1 a 1.5 m/s.
Otros tablas también muy utilizadas para psicrómetros
ventilados son las compiladas por la Institución Smithsoniana
(1951), calculadas originalmente para el psicrómetro-honda.


Errores relacionados con la ventilación
Los errores debidos a una ventilación insuficiente pueden ser
mucho más graves si se utilizan tablas de humedad
inadecuadas.
La precisión de un psicrómetro simple sin ventilación es
mucho menor que la de un psicrómetro sometido a ventilación
artificial constante.
Las tablas utilizadas para determinar la humedad mediante
un psicrómetro simple se calculan habitualmente suponiendo
que la velocidad media del viento que pasa sobre los depósitos
de los termómetros es de aproximadamente 1 a 1.5 m/s.
La velocidad del aire que pasa sobre los termómetros será,
en la práctica, notablemente distinta de ésta.
La magnitud de los errores resultantes dependerá de la
humedad y temperatura del aire.
En aire seco, el error puede fácilmente llegar a ser del diez
por ciento de humedad relativa, pero ordinariamente el error será
del orden de un escaso porcentaje de humedad relativa en las
latitudes templadas.


Cálculo de la tensión de vapor de agua y la
Humedad Relativa

•Para determinar la tensión de vapor de agua, se
anotan las lecturas (t) y (t’) de los termómetros del
psicrómetro; a continuación, con la temperatura (t’)
del termómetro húmedo se determina en la Tabla 3.1
la tensión máxima del vapor de agua;
• en la primera columna de la izquierda se encuentran
los grados enteros, y en la línea horizontal del
encabezado, los décimos de grado; por tanto, en la
intersección de una línea con otra, se halla la tensión
máxima que se busca.


La Tabla 3.2 para psicrómetros ventilados da las
correcciones que deben hacerse a la tensión máxima
determinada anteriormente, para lo cual se entra con
ellas con la diferencia (t-t’) de los termómetros seco y
húmedo. De la misma manera que se dijo para la Tabla
3.1, la columna vertical de la izquierda tiene la
diferencia de (t-t’) en grados, y en la horizontal del
encabezado los décimos de grado; la cantidad que
resulte de la intersección de la línea vertical y horizontal
dará la corrección que debe restarse a la tensión
máxima para obtener la tensión del vapor de agua a
750 mm. de presión.


La Humedad Relativa en % se obtiene
dividiendo la tensión de vapor, calculada según
se acaba de indicar, por la tensión máxima del
vapor de agua de la Tabla 3.1, correspondiente
a la temperatura del termómetro seco (t), y
multiplicado este cociente por 100; resultando
así la Humedad Relativa en tanto porciento del
aire.


Ejemplo:
Supongamos que en un lugar donde la presión
media es de 584 mm, se hayan obtenido por
medio del psicrómetro ventilado, las siguientes
observaciones:
Termómetro seco: 20.1°C
Termómetro húmedo: 12.3°C
Determinar la tensión de vapor, la tensión de
vapor saturante, la Humedad Relativa y la
temperatura de punto de rocío.


1.- Determinación de la tensión de vapor a 750 mm.
Termómetro seco t = 20.1°C
Termómetro húmedo t’ = 12.3°C
Diferencia t - t’ = 7.8°C
De la Tabla 3.1: t’ = 12.3°C e1 = 10.69 mm
De la Tabla 3.2: t – t’ = 7.8°C e2 = 3.86 mm
-------------------
Diferencia 6.83 mm
La tensión de vapor a 750 mm será 6.83 mm.


2.- Corrección para el lugar de observación.
Presión a la que fue calculada la Tabla 3.1 750 mm
Presión en el lugar de observación 584 mm
------------
Diferencia 166 mm
Dividido entre 100 1.66 mm
De la Tabla 3.2, el factor para 7.8°C es 0.46
Corrección por esta diferencia: 1.66 x 0.46 =
0.7636
Como la presión en el lugar de observación
es menor a 750 mm, entonces la corrección
deberá sumarse a la tensión de vapor
calculada en el inciso 1. 6.83 mm + 0.76
mm = 7.59 mm


3.- Cálculo de la Humedad Relativa Por ciento
Tensión de vapor en el lugar (corregida) 7.59 mm
Tensión máxima de vapor a 20.1°C(Temp. Amb.) 17.51 mm
Cociente de éstas tensiones: 7.59/17.51 = 0.4334
Multiplicado por 100 0.4334 x 100 = 43.34 %

La Humedad Relativa para este lugar y momento, es de 43.34 %


3.- Determinación de la temperatura de punto de rocío.
Para una tensión de vapor (corregida) de 7.59 mm, de la Tabla 3.1 dicho valor
se encuentra en la intersección del 7 de la columna de grados enteros, y del
0.2 del encabezado de los décimos de grado, por lo tanto:

La Temperatura de Punto de Rocío en este lugar y momento, es de 7.2°C

http://www.tutiempo.net/tutiempo.php?pagina=calculos


El higrógrafo de cabello (Figura 3.3).
Los higrógrafos son instrumentos que proporcionan registros
continuos de la Humedad Relativa. El funcionamiento del
instrumento se basa, como ya se dijo, en la longitud de los
cabellos humanos; cuando no están impregnados de sustancias
grasas, varía con la humedad relativa del aire. Las variaciones de
longitud de un haz de cabellos son amplificados por un sistema
de palancas y registradas por medio de una pluma sobre una
banda colocada en un tambor que gira con movimiento uniforme.


AA1.- Quijadas de fijación del haz de
cabellos
B.- Gancho que coge el haz de cabellos
por el centro
C.- Palanca
D.- Primera leva
E.- Segunda leva
F.- Pequeño muelle que mantiene las levas
una contra otra
G.- Tornillo que fija la segunda leva al eje
del brazo
H.- Tornillo de ajuste con cabeza cuadrada
que permite desplazar
la quijada de fijación A (ajuste grosero
del acero)
I.- Tornillo de ajuste de precisión
J.- Tornillo que permite levantar o bajar el
gancho B (para
ajustar la amplitud del brazo)

Figura 3.3 Higrógrafo de cabello


La longitud de los cabellos varía cuando absorben las
moléculas de agua contenidas en el aire, o cuando el
agua que contiene se evapora. La velocidad de respuesta
a las variaciones de humedad del aire es relativamente
lenta. Como las variaciones de la longitud de los cabellos
son pequeñas, el sistema de palancas debe estar
perfectamente equilibrado y sobre ejes muy finos.


Emplazamiento y empleo.
El higrógrafo se debe instalar en una garita. Su rendimiento
depende principalmente del buen cuidado de los cabellos; los
depósitos de polvo aumentan el tiempo de respuesta;
las rociones salinas o los cuerpos grasos que pueden
depositarse sobre el haz al tocarlo con los dedos pueden falsear las
indicaciones.
Si el higrógrafo está sometido a humedades muy pequeñas
(como puede ser en las regiones continentales), los registros pueden
tener deformaciones o desviaciones casi permanentes.
Estos inconvenientes pueden suprimirse en gran parte lavando
con cuidado y periódicamente los cabellos, utilizando un pincel fino y
suave mojado con agua destilada.
Se puede usar el agua de lluvia o de aljibe. Esta operación debe
efectuarse por lo menos una vez a la semana; aunque en algunos
casos, puede ser necesario efectuarla diariamente.
Durante la limpieza del instrumento es necesario evitar tocar los
cabellos con los dedos.

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