ES2436693B1

ES2436693B1 - Pluviómetro con sifón de cebado automático

Info

Publication number: ES2436693B1
Application number: ES201231015A
Authority: ES
Inventors: Carlos GÓMEZ CARRIÓ
Original assignee: Geonica S A; GEONICA SA
Current assignee: Geonica S A; GEONICA SA
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-08-22
Anticipated expiration: 2032-06-29
Also published as: US20140000725A1; CN103645521A; EP2687874A1; ES2436693R1; ES2436693A2

Abstract

Pluviómetro con sifón de cebado automático.#Que utiliza el principio de la medida indirecta de la precipitación por determinación del peso de la misma, para lo que sobre una base (1) se dispone, apoyada en una célula de carga (3), una cubeta (2) que recibe la precipitación del agua de lluvia a través de una boca (4). El vaciado de la cubeta (2) se asegura periódicamente mediante un sifón (7), presentando la cubeta (2) una sección variable con un mínimo a la altura del codo del sifón (7). De esta forma se disminuye de forma radical el tiempo de cebado del sifón (7) sin afectar al tiempo de descarga del mismo.#Adicionalmente, el fondo de la cubeta (2) presenta una reducción de sección, y unido al mismo se dispone un amortiguador (6) que recibe directamente la precipitación canalizada por la boca (4). De esta forma se mejora, además, la precisión y seguridad de funcionamiento del sifón (7).

Description

DESCRIPCIÓN

Pluviómetro con sifón de cebado automático.

La presente invención se refiere a un pluviómetro que incorpora un sifón de cebado automático que presenta una 5 operación mejorada en el cebado y la descarga. Su campo de aplicación es el de la instrumentación para estaciones meteorológicas, y más concretamente el de la medida de la precipitación de lluvia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

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El pluviómetro más simple consiste en un recipiente provisto de una escala graduada, adecuadamente dispuesto para recibir el agua de lluvia. Una tal solución sólo permite obtener la precipitación total entre dos intervenciones humana.

Para resolver el citado problema se desarrolló el pluviómetro de balancín, tal como se describe en el documento ES 15 287166 U del propio solicitante. El dispositivo comprende un balancín provisto de dos cazoletas que se llenan alternativamente de agua y vierten al exterior. La medición se realiza en base al número de basculaciones efectuadas por el balancín, que se detectan mediante un microrruptor. El dispositivo presenta una baja resolución y una baja velocidad de respuesta, fallando tanto para intensidades de precipitación bajas como para intensidades de precipitación altas. Su rango de aplicación es limitado. 20

Los pluviómetros de sifón no tienen partes móviles, en general, y en principio parecerían una solución muy atractiva. Sin embargo presentan problemas durante el cebado y descarga del sifón.

Recordemos que un sifón esta formado por un tubo hueco en forma de “U” invertida presentando dos ramales 25 unidos por un codo. Para que el sifón funcione uno de sus extremos debe estar sumergido en un líquido y el otro extremo debe encontrarse a una altura menor que el primero.

En un pluviómetro de sifón el agua se recoge en una cubeta de manera que el nivel del líquido sube progresivamente. Cuando el agua llega al límite superior de la sección interior del codo del sifón se produce el 30 cebado, momento en el cual el agua empieza a descender por el tubo que forma el sifón por efecto de la gravedad, creando una aspiración en la parte del tubo introducida en la cubeta, provocando su vaciado completo. El sistema es estable siempre que no haya aire en el interior del tubo, de esta manera el sistema permanecerá cebado. Una vez el nivel de líquido de la cubeta descienda hasta la altura de la entrada del tubo, entrará aire en el mismo y el sistema se descebará provocando que el tubo descargue fuera todo el líquido de su interior. A partir de ese momento, el 35 sistema volvería a encontrarse en el punto inicial, y el nivel en la cubeta volvería a subir.

Pues bien, el problema es que con bajas intensidades de precipitación el nivel en la cubeta aumenta poco a poco. Cuando el nivel de líquido alcanza la parte inferior de la sección transversal del codo del sifón se produce una perdida de agua lenta por rebosamiento. Esta perdida de agua tiene como efecto disminuir la velocidad de subida 40 del nivel de líquido en la cubeta. Si la intensidad de la precipitación es baja, el tiempo de cebado aumenta considerablemente. Durante este tiempo, en que el tubo está descargando agua parcialmente sin llegar a cebarse, la medida es errónea.

Si se reduce el diámetro del tubo del sifón, habitualmente circular, y en consecuencia su sección, disminuyen la 45 altura crítica y el tiempo de cebado, pero aumenta considerablemente el tiempo de descarga durante el que no hay medida.

Para intentar resolver este problema se han ideado diversos dispositivos. Así, el documento GB 190008809 describe un pluviómetro registrador en el que la cubeta desciende, según aumenta su peso, hasta un punto en el que se 50 provoca su basculamiento, lo que produce el cebado brusco de un sifón de descarga. El mecanismo es complejo, y esta sometido a mal funcionamiento y desgastes.

El documento GB 191030040 describe un pluviómetro registrador en el que la medida se realiza mecánicamente a partir de un flotador dispuesto en la cubeta. Al alcanzar un determinado nivel el flotador acciona una palanca que 55 provoca el cebado brusco de un sifón a partir del agua contenida en un depósito previsto a estos efectos. El mecanismo esta sometido a desgaste.

El documento GB 162501 describe un pluviómetro registrador de flotador que utiliza un sifón de ramales de entrada y salida concéntricos cubiertos por una tapa dispuesta a muy corta distancia, con objeto de favorecer un cebado por 60 capilaridad. Se resuelve parcialmente el problema del excesivo tiempo de cebado a costa de aumentar considerablemente el tiempo de descarga.

El documento GB 722717 describe un pluviómetro registrador de flotador que utiliza un sifón de codo aplastado para disminuir la altura de cebado. Si se aumenta simultáneamente la anchura del codo para no reducir sensiblemente la 65

sección de paso en la descarga se pierde parcialmente la mejora introducida al disminuir la altura del codo, dado que también se aumenta la velocidad de desbordamiento del sifón.

En consecuencia, es un objetivo de la presente invención el disponer de un pluviómetro registrador en el que se minimicen los tiempos de cebado y descarga del sifón, aumentando el tiempo de registro útil por ciclo. 5

Es otro objetivo de la presente invención el disponer de un pluviómetro registrador sin piezas móviles.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

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Para alcanzar los objetivos propuestos se ha concebido un pluviómetro que utiliza el principio de la medida indirecta de la precipitación por determinación del peso de la misma, para lo que se dispone una cubeta que recibe la precipitación del agua de lluvia y está apoyada sobre una célula de carga. El vaciado de la cubeta se asegura periódicamente mediante un sifón, presentando la cubeta una sección variable con un mínimo a la altura del codo del sifón. Este mínimo se refiere al mínimo construible en esa zona concreta y no en relación a la sección en otras 15 zonas de la misma.

El fundamento de la invención se basa en la superación de un prejuicio técnico habitual en la tecnología de los pluviómetros, herencia de los tiempos en que se utilizaba para la medida una escala graduada o un flotador unido a un dispositivo registrador. Si la medida de la precipitación se realiza por determinación del peso la forma que 20 presente la cubeta es irrelevante y, en consecuencia, su sección a lo largo de la altura puede ser variable, mayor en la zona media e inferior para asegurar un elevado volumen y tiempos útiles de registro largos en relación al ciclo, y mínima a la altura del codo del sifón para aumentar fuertemente la velocidad de subida del nivel de líquido en la cubeta, reduciendo los tiempos de cebado. Obsérvese que mientras en los pluviómetros que miden directamente la subida de nivel la sección debe ser constante para asegurar una subida lineal, cuando la medida de la precipitación 25 se efectúa indirectamente por determinación del peso podemos jugar con las secciones de la cubeta y la velocidad de subida del nivel de líquido en la misma a nuestra conveniencia.

En resumen, el concepto inventivo de la invención aparece al detectar que la elección de las formas y valores relativos de las secciones de los distintos elementos que constituyen el pluviómetro puede utilizarse para resolver el 30 problema planteado. El factor mas importante en la velocidad de subida del nivel no es la intensidad de la precipitación sino la sección efectiva de la superficie de nivel del liquido. La forma habitual de expresar la precipitación tanto en volumen por unidad de superficie como en altura contribuye a esta confusión. La expresión de la precipitación en altura solo es valida si coinciden la superficie de captación y la superficie de almacenamiento. Esto explicaría que durante muchos años se hayan intentado diversas soluciones sin éxito. 35

Sorprendentemente, a pesar de la simplicidad aparente de la solución propuesta, el concepto utilizado en la invención es muy potente en cuanto a resultados. Una reducción del diámetro de la cubeta (si es circular) por un factor de 6, supone un factor de reducción del tiempo de cebado de 36. Y esto sin afectar al tiempo de descarga.

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Si se combina la idea anterior con un sifón constituido por un ramal de entrada y un ramal de descarga unidos en su parte superior por un codo de sección alargada, de altura menor que su anchura, se consigue una cierta mejora añadida, como ya se ha expuesto en la descripción critica de la técnica anterior.

Adicionalmente, se ha observado que la caída del agua en la cubeta desde una cierta altura produce burbujas, lo 45 que afecta a la precisión y seguridad del momento en el que termina la operación de descarga del sifón. Para mejorar este aspecto puede añadirse a la cubeta un amortiguador sobre el que cae el agua de precipitación en lugar de hacerlo directamente sobre la superficie del agua en la cubeta.

También puede mejorarse la seguridad del final del período de descarga si la parte inferior de la cubeta presenta 50 una disminución de la sección de la misma, de tal manera que hacia el final de la descarga, cuando el nivel de líquido esta próximo a la parte inferior del ramal de entrada del sifón, la velocidad de bajada del nivel sea máxima. Esto puede conseguirse ventajosamente sin más que disponer inclinado el fondo de la cubeta. La solución se basa en el mismo concepto inventivo utilizado para la reducción del tiempo de cebado.

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Las ventajas del pluviómetro de la invención son considerables.

- Se acorta el tiempo de cebado del sifón.

- Se mejora la precisión de descarga del sifón. 60

- Se aumenta considerablemente el tiempo útil de registro, con lo que la influencia del tiempo de cebado y del tiempo de descarga es irrelevante.

- No presenta piezas móviles, por lo se reduce su coste y mejora su fiabilidad. 65

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que antecede, y con objeto de ayudar a una mejor compresión de las características de la invención, se va a proceder a realizar una descripción detallada de una realización preferida, en base a un juego de planos que se acompañan a esta memoria descriptiva y en donde, con carácter orientativo y no 5 limitativo, se ha representado lo siguiente.

La figura 1 muestra un detalle, en sección, del proceso de cebado mientras se produce el desbordamiento en el codo del sifón, en una realización convencional.

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La figura 2 muestra una vista en sección del pluviómetro de la invención.

La figura 3 muestra una sección transversal del codo del sifón del pluviómetro de la invención.

En las anteriores figuras, las referencias numéricas corresponden a las siguientes partes y elementos. 15

1. Base

2. Cubeta

3. Célula de carga

4. Boca 20

5. Soporte

6. Amortiguador

7. Sifón

8. Ramal de entrada

9. Ramal de descarga 25

10. Codo

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA

En la figura 1 se aprecia el momento del desbordamiento del sifón durante el proceso de cebado en un pluviómetro 30 convencional. Obsérvese la excesiva altura de la sección del codo al utilizarse un tubo de sección circular constante.

Las figuras 2 y 3 muestran el pluviómetro de la invención constituido por una base (1) sobre la que apoya la cubeta (2) por intermedio de una célula de carga (3). El agua de precipitación es canalizada hacia la cubeta (2) mediante una boca (4) unida a un soporte (5), cayendo sobre un amortiguador (6) unido a un plano inclinado que constituye el 35 fondo de la cubeta (2). Ventajosamente, el amortiguador (6) presenta la forma de un vástago ligeramente cónico de punta redondeada.

En la cubeta (2) se dispone un sifón (7) formado por un ramal de entrada (8) y un ramal de descarga (9) unidos en su parte superior por un codo (10). Su sección transversal es alargada, de altura muy reducida en relación a su 40 anchura, tal como se aprecia en la figura 3.

La sección transversal de la cubeta (2) en su parte media es constante y la mayor posible, con objeto de conseguir un elevado volumen de almacenamiento y, en consecuencia, permitir un largo tiempo de registro antes de que se produzca el cebado del sifón. La sección transversal de la cubeta (2) en su parte superior es lo más reducida posible 45 con objeto de que la velocidad de subida del nivel sea rápida.

El funcionamiento del pluviómetro de la invención es el siguiente. Inicialmente, la precipitación se canaliza por la boca (4) hacia el amortiguador (6) subiendo el nivel en la cubeta (2) lentamente, debido a la importante sección que presenta la misma en su zona media. El peso de la precipitación contenida en la cubeta (2) se transmite por la célula 50 de carga (3) a un dispositivo de medida y registro que no forma parte propiamente de la invención y que será sobradamente conocido por el experto en la materia (microprocesador, memoria digital, puerto de comunicaciones, etc.). Cuando el nivel del líquido en la cubeta (2) se acerque a la altura del codo (10) del sifón (7) la velocidad de subida del nivel crecerá fuertemente debido a la brusca reducción de la sección de la cubeta (2) por lo que el cebado se producirá muy rápidamente. Una vez cebado el sifón (7), la descarga se produce también de forma rápida ya que 55 la sección de paso es elevada tanto en el codo (10) debido a su anchura, como en el ramal de entrada (8), y en el ramal de descarga (9). Ventajosamente, la sección de paso en ambos ramales será de forma circular que es la óptima para la circulación de fluidos.

Serán evidentes para el experto en la materia una serie de variantes y alternativas que, respetando la esencialidad 60 de la invención adapten la realización al diseño y a los medios de producción disponibles.

Las dimensiones y los materiales a utilizar serán los adecuados a su función.

La forma de las secciones de la cubeta (2) y del sifón (7) es libre, respetando los conceptos que constituyen el 65 fundamento de la invención. El fondo de la cubeta (2) se ha descrito en la realización preferida como un plano

inclinado, pero igualmente podría ser una superficie cónica, o presentar cualquier forma funcionalmente equivalente. La determinación del peso de la precipitación podrá realizarse mediante cualquier método. Será ventajosa la utilización de una célula de carga (3), pero igualmente pueden utilizarse dispositivos de balanza, resortes o cualquier solución equivalente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Pluviómetro con sifón de cebado automático, del tipo de los que se determina el peso de la precipitación contenida en una cubeta (2) que se descarga periódicamente por medio de un sifón (7) constituido por un 5 ramal de entrada (8) y un ramal de descarga (9) unidos en su parte superior por un codo (10), caracterizado porque la cubeta (2) es de sección variable con un mínimo a la altura del codo (10) del sifón (7).
2. Pluviómetro con sifón de cebado automático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el codo (10) del sifón (7) presenta una sección transversal alargada, de altura menor que la anchura. 10
3. Pluviómetro con sifón de cebado automático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la determinación del peso de la precipitación se efectúa mediante una célula de carga (3).
4. Pluviómetro con sifón de cebado automático de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la 15 cubeta (2) presenta en su parte inferior una reducción de sección.
5. Pluviómetro con sifón de cebado automático de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la reducción de sección de la parte inferior de la cubeta (2) se realiza mediante un plano inclinado.

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6. Pluviómetro con sifón de cebado automático de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la reducción de sección de la parte inferior de la cubeta (2) se realiza mediante una superficie cónica.
7. Pluviómetro con sifón de cebado automático de acuerdo con a reivindicación 1, caracterizado porque el agua de precipitación se canaliza mediante una boca (4) hacia un amortiguador (6) dispuesto en la cubeta 25 (2).