PLUVIÓMETRO CON SIFÓN DE CEBADO AUTOMÁTICO.

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).

Pluviómetro con sifón de cebado automático.

La presente invención se refiere a un pluviómetro que incorpora un sifón de cebado automático que presenta una 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

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 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.

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 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 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 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 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 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 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 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 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 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.

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

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

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 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 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 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 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.

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.

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 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...

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 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.

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 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.

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 (2) .