Instrumentos de observación de precipitaciones

Los instrumentos de observación de precipitaciones son herramientas indispensables en meteorología e hidrología para la medición precisa de la precipitación. Según su principio de funcionamiento y composición estructural, los instrumentos comunes de observación de precipitaciones incluyen principalmente los siguientes tipos:

 1. Pluviómetro de cubeta basculante

Principio de funcionamiento del pluviómetro de cubeta basculante  

Un pluviómetro de cubeta basculante recoge el agua de lluvia mediante un embudo inclinado. Cuando se acumula una cantidad predefinida (p. ej., 0,2 o 0,5 mm), la cubeta se voltea y descarga el agua, activando un sensor que registra la precipitación. Cada volteo de la cubeta representa una cantidad específica de precipitación, y el número acumulado de volteos es la cantidad total de precipitación.

Ventajas del pluviómetro de cubeta basculante

- Alta precisión: puede registrar la precipitación en tiempo real y con precisión, y no se ve afectado por factores externos como el polvo y las sombras.

- Protector: diseño robusto, adecuado para uso en exteriores a largo plazo, especialmente en condiciones climáticas adversas, rendimiento estable.

- Mantenimiento sencillo: estructura simple, fácil de limpiar y reemplazar piezas, reduciendo el costo de uso y la dificultad de mantenimiento.

Desventajas de los pluviómetros de cubeta basculante

- Gran tamaño: en comparación con otros tipos de pluviómetros, el pluviómetro de cubeta basculante es de mayor tamaño y requiere más espacio para su instalación.

Escenarios de aplicación del pluviómetro  de cangilones basculantes

- Estaciones meteorológicas, riego agrícola, monitoreo hidrológico, prevención de inundaciones y alerta temprana.

 2. Pluviómetro óptico

Principio de funcionamiento del pluviómetro óptico  

El pluviómetro óptico utiliza el principio óptico para medir la precipitación. El sensor, compuesto por una fuente de luz y un receptor, determina la cantidad de lluvia midiendo la atenuación de la luz. Cuando una gota de lluvia cae sobre el sensor, bloquea parte de la luz, lo que provoca un cambio en la intensidad luminosa, y el sistema calcula la cantidad de precipitación basándose en este cambio.

Ventajas del pluviómetro óptico

- Tamaño compacto: fácil de instalar para aplicaciones donde el espacio es limitado.

- No requiere movimiento mecánico: reduce la posibilidad de desgaste mecánico y mal funcionamiento.

Desventajas del pluviómetro óptico

- Susceptible a interferencias ambientales: el polvo acumulado, el balanceo de las hojas y otros factores externos afectarán la trayectoria óptica, lo que provocará errores de medición.

- Poca precisión: capacidad limitada para detectar pequeñas gotas de lluvia (por ejemplo, llovizna) y propensión a falsas alarmas.

Escenarios de aplicación del pluviómetro óptico

- Monitorización de precipitaciones en ambientes interiores o controlados, p. ej. laboratorios, invernaderos, etc.

 3. Pluviómetro piezoeléctrico

Principio de funcionamiento del pluviómetro piezoeléctrico  

Los pluviómetros piezoeléctricos utilizan el efecto piezoeléctrico para medir la precipitación. Cuando una gota de lluvia cae sobre la superficie del sensor, se produce un cambio de presión y el material piezoeléctrico produce una carga, que se mide para determinar la cantidad de precipitación.

Ventajas de los pluviómetros piezoeléctricos

- Respuesta rápida: capaz de capturar gotas de lluvia rápidamente, adecuado para escenarios de aplicación de alta precisión y respuesta rápida.

- Altamente resistente a las interferencias: menos susceptible a factores externos como el viento y la nieve, y más adaptable.

Desventajas del pluviómetro piezoeléctrico

- Es difícil monitorear la intensidad de las lluvias pequeñas: capacidad limitada para detectar gotas de lluvia diminutas (por ejemplo, lluvia peluda, lluvia solar).

- Fácilmente se juzga mal: en clima arenoso, el viento y la arena que golpean la superficie del sensor producirán cambios de presión similares a las gotas de lluvia, lo que dará lugar a un juicio erróneo sobre la lluvia.

- Precisión limitada: los datos de medición se ven afectados por factores como el tamaño, la forma y la velocidad de las gotas de lluvia, lo que reduce la precisión de la medición.

Escenarios de aplicación

- Monitoreo meteorológico de alta precisión, campos de investigación científica, monitoreo de sistemas de drenaje urbano, etc.

 ¿Por qué el pluviómetro piezoeléctrico malinterpreta la arena y el polvo como lluvia?

El principio de funcionamiento del pluviómetro piezoeléctrico se basa en el efecto piezoeléctrico de la cerámica piezoeléctrica. Cuando el viento, la arena y otros residuos en un clima polvoriento impactan la superficie del sensor, se produce un cambio de presión similar al de una gota de lluvia, y el sensor lo interpreta erróneamente como un impacto de gota de lluvia, y por lo tanto, erróneamente como si hubiera lluvia. Este tipo de error de cálculo es especialmente común en el monitoreo a largo plazo en campo, sobre todo en zonas con mucho viento y arena.

 Ventajas y guía de selección de pluviómetros de cubeta basculante

A pesar de su gran tamaño, el pluviómetro de cubeta basculante ofrece ventajas inigualables en otras áreas, especialmente en cuanto a precisión y fiabilidad. Mide eficientemente, es sensible, protector y, lo más importante, ¡preciso! Registra la precipitación en tiempo real y con precisión, sin verse afectado por el polvo ni las sombras. Gracias a su estructura de cubeta basculante bien diseñada y a su preciso sistema de conteo, mantiene mediciones de alta precisión incluso en condiciones climáticas adversas. El pluviómetro de cubeta basculante calcula la precipitación por metro cuadrado dividiendo la precipitación medida por minuto entre el área de la sección transversal de la abertura de la cubeta, por lo que esta es el parámetro clave para calcular la precipitación por metro cuadrado. A continuación, se presentan algunos aspectos clave a considerar al seleccionar un pluviómetro de cubeta basculante:

 1. Diseño del pluviómetro

Uno de los factores más importantes que afectan la precisión de la medición de los pluviómetros de cubeta basculante es la abertura de captación de lluvia. Según la norma nacional GB/T 21978.2-2014, el diseño de la abertura de captación de lluvia debe cumplir los siguientes requisitos:

- Tamaño del diámetro interior de la abertura de recolección de lluvia: 200 mm. Este tamaño puede recolectar eficazmente diferentes tipos de precipitación (lluvia ligera, lluvia media, lluvia intensa, lluvia intensa, etc.) y también evitar salpicaduras o desbordes de lluvia debido al pequeño calibre, lo que garantiza la precisión de los resultados de la medición.

- Ángulo de la cuchilla: 40°~45°. Cuando el ángulo del filo se encuentra dentro de este rango, puede dividir con precisión el agua de lluvia que recibe, definiendo claramente dónde caen las gotas y evitando la formación de zonas borrosas. El filo también ayuda a minimizar la interferencia de factores externos (como el viento u objetos extraños) en la recolección de agua de lluvia.

 Ps: Cuando el agua de lluvia cae y toca el borde, fluirá hacia la tolva de manera uniforme y ordenada según la forma y el diseño del borde, evitando salpicaduras o difusión incontroladas del agua de lluvia en la boca de la tolva, asegurando que cada tolva reciba la misma cantidad de agua de lluvia, proporcionando la base para una medición precisa de la lluvia. Sin un borde, el agua de lluvia puede fluir aleatoriamente hacia la tolva, lo que resulta en grandes diferencias en la cantidad de agua de lluvia recolectada por cada tolva. Al mismo tiempo, el borde de corte también ayuda a minimizar la interferencia de factores externos (por ejemplo, viento, objetos extraños, etc.) en la recolección de agua de lluvia, y también evita que objetos extraños más grandes entren directamente en el cucharón basculante, lo que puede afectar el volcado normal del cucharón y la precisión de la medición. 

- Material y profundidad de la pared interior: la boca de recogida de agua de lluvia debe estar hecha de materiales que no se deformen fácilmente, con una pared interior lisa y una profundidad no inferior a 100 mm, para evitar que el agua de lluvia salpique fuera de la boca de recogida de agua de lluvia debido a la fuerza de impacto, lo que afectará la precisión de la medición.

 2. Asegúrese de la precisión

Según la norma nacional, la precisión del pluviómetro de cangilón basculante se divide en tres niveles, como sigue:

La selección debe basarse en las necesidades reales para elegir el nivel de precisión apropiado, especialmente para la investigación científica meteorológica y otros campos, se recomienda elegir la mayor precisión de los equipos de clase I.

 3. Selección del poder de resolución del pluviómetro de cubeta basculante

La resolución del pluviómetro de cubeta basculante se divide en cuatro especificaciones: 0,1 mm, 0,2 mm, 0,5 mm, 1,0 mm, diferentes resoluciones para diferentes escenarios de aplicación:

- 0,1mm: Adecuado para la investigación científica meteorológica, capaz de captar cambios extremadamente sutiles en las precipitaciones, lo que ayuda en el estudio en profundidad de la evolución de los sistemas meteorológicos y la mejora de los modelos climáticos.

- 0,2 mm/0,5 mm: Adecuado para escenarios de aplicación diaria, como monitoreo de control de inundaciones urbanas, orientación de riego agrícola, etc., capaz de satisfacer la demanda de magnitud aproximada y tendencia de las precipitaciones.

- 1,0 mm: aplicable a escenas con menores requisitos de precisión, como el monitoreo hidrológico de grandes áreas.

 4. Rango de medición de la intensidad de la lluvia

El pluviómetro de cubeta basculante debe mantener una alta precisión de medición dentro del rango de intensidad de lluvia de 0,01 mm/min a 4,0 mm/min. Más allá de este rango, pueden presentarse problemas como un giro demasiado rápido o lento de la cubeta basculante, salpicaduras de lluvia, agua residual, etc., que afecten la precisión de la medición.

Los pluviómetros piezoeléctricos mantienen una alta precisión de medición en un rango de intensidad de lluvia de 0,01 mm/min a 8,0 mm/min. Por lo tanto, al seleccionar uno, es importante confirmar que el dispositivo funcione correctamente en este rango y especificar la intensidad máxima de lluvia permitida.

 5. Diseño de la estructura interna del pluviómetro de cubeta basculante

- Pluviómetro de cubeta basculante simple: diseño simple, compuesto por un embudo y una cubeta basculante, adecuado para escenarios de aplicación general, fácil de instalar y mantener.

Pluviómetro de doble cubeta basculante: Incorpora dos cubetas basculantes, la superior de transición y la inferior de medición. Estas dos cubetas permiten inyectar de forma continua y uniforme la precipitación natural con diferentes intensidades en la cubeta, mejorando así la precisión de la detección de la precipitación. Ideal para situaciones que requieren mediciones de alta precisión.

 6. Condiciones ambientales de trabajo del pluviómetro de cangilones basculantes

El pluviómetro de cubeta basculante debería funcionar normalmente en las siguientes condiciones ambientales:

- Temperatura: 0℃~55℃.

- Humedad relativa: no más del 95% (40 ℃ de condensación)

Los entornos con altas y bajas temperaturas y alta humedad pueden afectar el rendimiento de las piezas mecánicas y electrónicas del pluviómetro, lo que puede resultar en una menor precisión o un mal funcionamiento. Por lo tanto, la selección debe realizarse para garantizar que el dispositivo funcione de forma estable en el entorno operativo previsto.

 Conclusión

La selección de instrumentos para la observación de precipitaciones debe basarse en una consideración exhaustiva de los escenarios y necesidades de aplicación específicos. Gracias a su alta precisión, fiabilidad y amplia aplicabilidad, el pluviómetro de cubeta basculante se ha convertido en la opción preferida para la observación de precipitaciones, especialmente en los campos de la meteorología, la hidrología y la agricultura. La selección debe centrarse en el diseño del puerto de captación de lluvia, la precisión, el poder de resolución, el rango de medición de la intensidad de la lluvia, el diseño de la estructura interna y las condiciones ambientales de trabajo para garantizar que el equipo satisfaga las necesidades reales y proporcione datos de medición fiables.

Ficha técnica del pluviómetro de cubeta basculante

Manual de instrucciones del pluviómetro de cubo basculante NBL-W-ARS.pdf

Manual de instrucciones de los sensores de lluvia NBL-W-RS V4.0.pdf

Manual de instrucciones del sensor de lluvia con cubo basculante doble NBL-W-DRS.pdf

Ficha técnica del pluviómetro piezoeléctrico

Manual del operador del sensor de lluvia piezoeléctrico NBL-W-PRS.pdf