Este documento trata sobre los diferentes instrumentos meteorológicos utilizados para medir variables como la velocidad y dirección del viento, la temperatura y la radiación solar. Explica los diferentes tipos de anemómetros, termómetros y piranómetros empleados, así como sus características y la forma correcta de ubicarlos para obtener mediciones precisas. Además, describe conceptos como la altura de mezcla y la exactitud de los sistemas de medición.

1. Elide Zavala Vinagre
LECCIÓN 5
INSTRUMETOS
METEREOLOGICOS

2. VELOCIDAD DEL VIENTO
La velocidad del viento determina la
cantidad de dilución inicial que
experimenta una pluma. Por lo tanto, la
concentración de contaminantes en una
pluma está directamente relacionada con la
velocidad del viento. Esta también influye
en la altura de la elevación de la pluma
después de ser emitida. A medida que la
velocidad del viento aumenta, la elevación
de la pluma disminuye al ser deformada
por el viento. Esto hace que disminuya la
altura de la pluma, que se mantiene más
cerca del suelo y puede causar un impacto
a distancias más cortas a sotavento.
Anemómetro
rotativo de cubeta
Anemómetro de
hélice

3. ANEMÓMETROS ROTATIVOS DE CUBETAS
Anemómetro de rotación, formado generalmente por tres o
cuatro cubetas hemisféricas o cónicas montadas con sus planos
diametrales verticales y distribuidas simétricamente alrededor
del eje de rotación; la velocidad de rotación de las cubetas, que
es una medida de la velocidad del viento, se determina con un
contador.
Anemómetro Funcionamiento del
anemómetro
Medición Partes del Anemómetro
A
N
E
M
Ó
M
E
T
R
O
F
U
N
C
I
Ó
N

4. ANEMÓMETROS CON PALETAS DE ORIENTACIÓN Y HÉLICES
CON MONTURA FIJA
El anemómetro con paletas de orientación consta generalmente
de una hélice de dos, tres o cuatro paletas radiales que rota sobre
un eje de giro horizontal frente al viento.
Existen varios anemómetros de hélice que emplean moldes
ligeros de plástico o de espuma de poliestireno para que las
paletas de la hélice alcancen bajas velocidades umbrales al
inicio.
Anemómetros con
paleta de orientación
Montura fija de
anemómetro
Medidor
de
Velocidad
del viento

5. TRANSDUCTORES DE VELOCIDAD DEL VIENTO
La selección de un transductor depende de
la naturaleza del programa de monitoreo -es
decir, del grado de sensibilidad requerido y
del tipo de registro o lectura de datos que se
necesita.
Se usa para
bajo niveles
de umbrales .
Generador DC
Eliminan la
fricción de la
escobilla.
Generador AC
Se usa en
aplicaciones de
calidad del aire por
ser mas sensible a
velocidades menores
del viento.
Rayo luminoso interrumpido
Se usa para
medir el flujo
continuo del
viento.
Contacto eléctrico
Los cuatro transductores más utilizados son:

6. DIRECCIÓN DEL VIENTO
La dirección del viento se define como la orientación del vector
del viento en la horizontal. Para propósitos meteorológicos, la
dirección del viento se define como la dirección desde la cual
sopla el viento, y se mide en grados en la dirección de las agujas
del reloj a partir del norte verdadero.
Se mide en grados, desde 0º (excluido) hasta 360º (incluido),
girando en el sentido de las agujas del reloj en el plano
horizontal visto desde arriba. Valores cercanos a 1º y 360º
indican viento del norte, cercanos a 90º viento del este, 180º del
sur y 270º del oeste.
Grados de la dirección del viento
Dirección del viento Movilidad del viento
Puntos cardinales

7. PALETAS DE VIENTO
Las paletas de viento señalan la dirección desde la cual este
sopla. Pueden ser de formas y tamaños diferentes: algunas con
dos platos juntos en sus aristas directas y dispersas en un ángulo
(paletas separadas), otras con un solo platillo plano o una
superficie aerodinámica vertical. Por lo general, son de acero
inoxidable, aluminio o plástico.
Tipos
de
paletas
Movimiento
de
las
paletas
Efectos del viento sobre las paletas

8. ANEMÓMETROS DE HÉLICE CON MONTURA FIJA
Permite medir la dirección horizontal y/o vertical del viento
La dirección horizontal del viento se puede determinar mediante
programas de cómputo a partir de los componentes ortogonales
de la velocidad del viento. La velocidad vertical también puede
ser medida al agregar una tercera hélice montada verticalmente.
Es también
conocido
como anemómetro
UVW

9. TRANSDUCTORES DE DIRECCIÓN DEL VIENTO
Provean una resolución de 10° (36 sectores del compás) en la
medición de la dirección del viento.
Un transductor comúnmente usado para las aplicaciones de los
modelos de la calidad del aire es el potenciómetro.
El voltaje del potenciómetro varía directamente con
la dirección del viento. Un potenciómetro es un
resistor variable
Partes del Potenciómetro

10. UBICACIÓN Y EXPOSICIÓN DE LOS
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DEL VIENTO
Se deben colocar lejos de obstrucciones que puedan
influir en las mediciones.
No se debe permitir que consideraciones secundarias,
como la accesibilidad y la seguridad, comprometan la
calidad de los datos.
Se recomienda estar a una altura estándar de exposición
al viento en un terreno abierto a 10 m sobre el suelo.
Se deberían establecer alturas adecuadas de medición a
partir de cada caso y según la aplicación.
Se recomienda, en lo posible, colocar los instrumentos
de viento sobre una torre de rejas.

11. CLASES DE SENSORES DE TEMPERATURA
Las tres clases principales de sensores de temperatura se basan en:
Expansión
térmica
1 Cambio de
resistencia
2
Propiedades
termoeléctricas
de diversas
sustancias como
una función de
la temperatura
3
Sensores de expansión
térmica
Detector de temperatura
por resistencia
Termisor
Detector de temperatura
por resistencia (DTR).
• Opera sobre la base de los
cambios de resistencia de
ciertos metales,
principalmente el platino
o el cobre, como una
función de la
temperatura.
Termistor
• hecho a partir de una
mezcla de óxidos
metálicos fusionados
entre sí. Por lo general, el
termistor arroja un
cambio de resistencia con
la temperatura mayor que
el DTR.
Tipos de sensores

12. DIFERENCIA DE TEMPERATURA
Los requisitos para lograr una medición con la exactitud deseada
se requieren sensores acoplados y una calibración cuidadosa.
Calibración de sensores Temperatura en el mundo
Diferencia de temperatura en
México

13. UBICACIÓN Y EXPOSICIÓN DE LOS INSTRUMENTOS PARA MEDIR
LA TEMPERATURA Y LA DIFERENCIA DE TEMPERATURA
La temperatura del aire
ambiental (superficial)
se debe medir a una
altura de 2 m. La altura
estándar para medir la
diferencia de
temperatura es 2 y 10 m.
El sensor de la
temperatura se debe
ubicar en una área
abierta, plana y bien
ventilada de al menos 9
m de diámetro.
Los sensores de
temperatura se deben
colocar a una distancia
de al menos cuatro
veces la altura de
cualquier obstrucción y
al menos a 30 m de
áreas pavimentadas
amplias.
La superficie donde se
localice el sensor debe
estar cubierta por una
capa natural de tierra o
pasto y estar lejos de
áreas con agua
estancada.
Los instrumentos deben
estar blindados para
protegerlos de la
radiación térmica y bien
ventilados con sistemas
apropiados.

14. ]]
RADICACIÓN SOLAR
La radiación solar es la energía emitida por el Sol, que se propaga en todas las direcciones a
través del espacio mediante ondas electromagnéticas. Esa energía es el motor que determina
la dinámica de los procesos atmosféricos y el clima.
Medir la radiación solar es importante para un amplio rango de aplicaciones, en las áreas de ingeniería,
arquitectura, agricultura, ganadería, salud humana y meteorología, dentro de las cuales se destaca el análisis de
la evaporación e irrigación, su importante rol en los modelos de calidad del aire y de predicción del tiempo y el
clima y muchas otras aplicaciones y usos que emplean la radiación solar como una de sus fuentes de energía.
Niveles de radiación solar en México
Efectos de la radiación solar
Radiación solar
de la tierra

15. ]]
UBICACIÓN Y EXPOSICIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE
MEDIR LA RADIACIÓN SOLAR
El instrumento más usado en la medición de la radiación solar es el piranómetro.
Piranómetro
Colocación del
Piranómetro
Partes del
piranómetro
Sensores del
Piranómetro
El piranómetro mide la radiación directa y difusa sobre una superficie horizontal. Consta de un pequeño disco
plano con sectores pintados alternativamente de blanco y negro. Cuando el aparato es expuesto a la radiación solar,
los sectores negros se vuelven más cálidos que los blancos.
Esta diferencia de temperatura se puede detectar electrónicamente.

16. UBICACIÓN Y EXPOSICIÓN DE LOS INSTRUMENTOS PARA
MEDIR LA RADIACIÓN SOLAR.
Los instrumentos
deben ser colocados
en áreas abiertas con
una amplia vista al
cielo hacia todas las
direcciones y durante
todas las estaciones.
Deben localizarse en
puntos donde no se
produzcan
obstrucciones que
proyecten una sombra
sobre el sensor en
cualquier momento.
Se debe evitar
colocarlos cerca de
paredes de colores
claros y fuentes
artificiales de
radiación.
Una ubicación
recomendable para su
colocación es sobre
una plataforma
elevada.
Los radiómetros netos
se deben colocar
aproximadamente a 1
m sobre el nivel del
suelo, colocados a un
punto de vista tanto
ascendente como
descendente para
evitar obstrucciones

17. ALTURA DE MEZCLA
La profundidad vertical de la atmósfera donde se produce el mezclado se denomina
capa de mezcla. La parte superior de esta capa se conoce como altura de mezcla.
Esta determina el alcance vertical del proceso de dispersión de los contaminantes
liberados debajo de ella.
Los perfiles de la temperatura vertical se miden con radiosondas
Radiosondas
Monitoreo del Radiosondas
Altura de mezcla para verano e invierno

18. EXACTITUD DEL SISTEMA
La exactitud del sistema es el monto en que una variable medida se desvía de un valor
aceptado como válido o estándar. La exactitud se puede concebir para un componente
individual o para el sistema general.
Precisión y exactitud en dianas
Resoluciones recomendadas de medición

19. CARACTERÍSTICAS DE LAS RESPUESTAS DE LOS SENSORES
METEOROLÓGICOS IN SITU
Las características de las respuestas ayudan a definir la velocidad con la que un instrumento responderá a
los cambios de las variables meteorológicas
Calma
• Velocidad
promedio del
viento por debajo
del nivel umbral
de inicio de la
velocidad del
viento o del
sensor de
dirección, el que
sea mayor.
Razón de
amortiguamiento
• La razón de
amortiguamiento
es la razón de la
oscilación real y la
oscilación crítica,
que es la medida
de una resistencia
mecánica de la
paleta al
movimiento.
Distancia de retardo
• Es la longitud de
una columna de
aire que pasa por
una paleta de
viento tal que esta
responderá a 50%
de un cambio
angular repentino
en la dirección del
viento.
.

20. Constante de
distancia
• La constante de
distancia de un
sensor es la
longitud por
donde pasa el
fluido requerido
para causar una
respuesta a un
determinado
cambio en la
velocidad del
viento
Rango
• Es un término
general usado
para identificar
los límites de
operación de un
sensor, dentro
del cual muchas
veces se
especifica la
exactitud.
Nivel umbral
• La velocidad del
viento a la que
un anemómetro
o paleta empieza
a trabajar según
sus
especificaciones.
Constante de
tiempo
• Período
requerido para
obtener la
respuesta de un
sensor a un
determinado
cambio en el
parámetro que
mide.
CARACTERÍSTICAS DE LAS RESPUESTAS DE LOS SENSORES
METEOROLÓGICOS IN SITU

21. ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE LA CALIDAD
Se abarca "el sistema de actividades destinado a proporcionar un producto de calidad" (control
tradicional de la calidad) y "el sistema de actividades destinado a proporcionar el aseguramiento del
desempeño adecuado del sistema de control de calidad“.
La primera de estas funciones de control de calidad (CC) consiste en aquellas actividades realizadas
directamente por los operadores del equipo con los instrumentos.
Mantenimiento
Preventivo
Calibración de los
Equipos e Instrumentos
Mediciones en campo

22. PLAN AC
Este documento enumera todos los procedimientos necesarios relacionados con la calidad e indica la frecuencia
con la que se deben llevar a cabo. Es imprescindible elaborar y seguir un plan AC para asegurar la obtención de
datos representativos de buena calidad.
Un plan AC debe contener la siguiente información:
Descripción detallada
de técnicas y de la
frecuencia de
calibración de cada
uno de los sensores o
instrumentos que se
utilizan.
05 Procedimientos
de calibración:
Descripción de qué
auditorías se deben
llevar a cabo, con
qué frecuencia, y
detalle de un
procedimiento de
auditoría.
04 Procedimientos de
auditoría:
Lista detallada de
criterios que se
deben aplicar a los
datos para probar
su validez, cómo se
debe llevar a cabo
el proceso de
validación y el
tratamiento de
datos calificados.
03 Procedimientos de
validación de los
datos:
Breve descripción
de cómo se
producen los datos
y cómo se realizan
las actividades
durante cada paso
de la secuencia del
procesamiento.
02 Procedimientos
para el informe de
datos:
Responsabilidades
del personal que
realiza tareas
relacionadas con la
calidad de los
datos.
01 Responsabilidades
del personal del
proyecto.

23. Cronograma y
contenido de
informes
presentados a la
administración que
describen el estado
del programa de
aseguramiento de
la calidad.
07 Informes de
calidad
Lista detallada de
las funciones
específicas de
mantenimiento
preventivo y de la
frecuencia con que
se deben ejercer.
06 Cronograma de
mantenimiento
preventivo
PLAN AC
Los técnicos que operan
con el equipo deben llevar a
cabo un mantenimiento
preventivo y verificaciones
de CC en los sistemas de
mediciones que están bajo
su responsabilidad.
Los supervisores
inmediatos deben verificar
la ejecución de todas las
tareas de AC y revisar los
apuntes y cuadros de
control para asegurar la
corrección de los problemas
potenciales antes de que se
produzca una pérdida de
datos importantes.

24. GRACIAS
“No hay mal piloto, con tiempo bueno.”