Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana Volumen 62, núm. 2, 2010, p. 233-247 4 http://dx.doi.org/10.18268/BSGM2010v62n2a4

Diseño y aplicación de instrumentación para la caracterización hidrometeorológica e hidrogeológica

Javier Salas-García^1,*, Jaime Gárfias¹, Hilario Llanos², Richard Martel³

¹ Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Ingeniería. México. Facultad de Ingeniería, Cerro de Coatepec, Ciudad Universitaria, Toluca, Estado de México, C.P.50130.
² Universidad del País Vasco. Departamento de Geodinámica. Los Apraiz, 1. Vitoria-Gasteiz, C.P. 01006. País Vasco.
³Institut National de la Recherche Scientifique. Centre Eau, Terre & Environnement. 490 de la Couronne. Québec (Qc). G1K 9A9. Canadá.

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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.

Palabras clave: instrumentación, pluviómetro, evaporímetro, limnígrafo, freatímetro, higrómetro.