Insolación La duración de la insolación se ha determinado durante muchos años mediante las bandas de registro de los heliógrafos de Campbell-Stokes. Se.

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1 Insolación La duración de la insolación se ha determinado durante muchos años mediante las bandas de registro de los heliógrafos de Campbell-Stokes. Se utiliza como referencia el Heliógrafo de Referencia Provisional (Interim Reference Sunshine Recorder [IRSR]). Así pues, la definición debería, en la medida de lo posible, ser compatible con el «IRSR», con objeto de garantizar la continuidad de los registros. Agm620 – Instrumental meteorologico

2 Insolación El instrumento de Campbell-Stokes utiliza los rayos solares enfocados por una esfera de vidrio para que quemen una cartulina dejando una traza sobre ella. A partir de este principio es el nivel de radiación al que comienza a quemarse la cartulina debe emplearse como definición del comienzo de la insolación. Sin embargo, en función de las condiciones del medio ambiente, de la transparencia de la esfera y del material empleado en la banda de registro, este nivel puede cambiar de un instrumento a otro y de una región climática a otra. Esta última dificultad fue el motivo principal que obligó a definir el IRSR, que consistía esencialmente en una normalización de la construcción y de las bandas de registro que se emplean. Aun así, cuando se alternan los períodos de sol con los nublados, la combustión no corresponde a ningún umbral. Así pues, parece ser que lo único que se puede considerar es la elección de un umbral desde el punto de vista de la conveniencia. Agm620 – Instrumental meteorologico

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4 Insolación La cantidad de insolación que se recibe en un área cualquiera es uno de los factores que determinan el clima de ese lugar. Las agencias vinculadas con la agricultura, silvicultura, turismo y recreación están especialmente interesadas en los datos de insolación. Agm620 – Instrumental meteorologico

5 Insolación Principios de la medición de la duración de la insolación. Los instrumentos de medición de la insolación existentes usan la energía térmica del Sol o su energía luminosa. a) El de tipo Campbell - Stokes, que usa el calor solar para quemar un trazo sobre la faja de registro. b) El tipo Marvin, en el cual el calor solar acciona un conmutador sensible a la temperatura que controla la plumilla de registro; c) El tipo Jordan, que utiliza un proceso fotográfico para registrar la insolación; d) El tipo Foster, basado en el uso de un conmutador fotoeléctrico para controlar el mecanismo de registro. Agm620 – Instrumental meteorologico

6 Insolación Principios de la medición de la duración de la insolación. Los tipos (a) y (c) actúan como relojes solares, y para su operación no re­quieren mecanismo de relojería. Los diferentes heliógrafos tienen un valor de umbral mínimo distinto de ra­diación solar, con capacidad para iniciar un registro, oscilando desde unas pocas de­cenas de vatios por metro cuadrado hasta 400 W m-2. Agm620 – Instrumental meteorologico

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8 Insolación El heliofanógrafo de Campbell-Stokes. Los tipos (a) y (c) actúan como relojes solares, y para su operación no re­quieren mecanismo de relojería. Este instrumento fue desarrollado por Campbell allá por el año 1853. En su versión inicial consistía en una ampolla de vidrio esférica llena de agua, apoyada en el centro de un tazón de madera segmentado. Enfocada sobre la superficie interior del tazón, la radiación solar quemaba un trazo, dando una indicación de la duración de la inso­ lación. Stokes (1879) mejoró el instrumento llevándolo a su diseño presente. Agm620 – Instrumental meteorologico

9 Insolación El heliofanógrafo de Campbell-Stokes. En la Figura 7.1 se muestra una versión actualizada y el cuadro 7.1 resume las principales características y requisitos para que un heliógrafo de Campbell-Stokes sea de la categoría del IRSR. Un heliógrafo que se vaya a emplear como IRSR debe satisfacer las características detalladas por la OMM, y debería estar certificado por éste. Las bandas de registro para IRSR deben satisfacer las características detalladas por la OMM y estar certificadas por ésta. Agm620 – Instrumental meteorologico

10 1Contratuerca. 2Banda da presión superior. 3Esfera da cristal. 4Brida de presión inferior­ 5Contratuerca 6Tornillo inferior del soporte 7Contratuerca 8Tuerca da regulación de la escala da latitudes 9Corredera de regulación de la sub –base 10Contratuerca 11Tornillo de puesta a nivel 12Pata de fijación 13Zócalo fijo 14Soporte de la faja (gráficas). 15Soporte da la esfera 16Tornillo superior del soporte Figura 7.1 Heliofanógrafo de Campbell-Stockes

11 Agm620 – Instrumental meteorologico Consiste en una esfera de cristal, hecha con un cristal transparente (2), está apoyada en el medio de un tazón empavonado, acanalado para transportar las fajas de registro (Figura 7.1). La esfera de cristal del instrumento patrón tiene una distancia focal D para la luz de sol de aproximadamente 75 mm. La esfera y el tazón están apoyados en un soporte de esfera (12), el cual es una lengüeta que mueve un montante articu­lado, permitiendo que el conjunto de tazón y esfera sea girado en un pequeño ángulo, que se lee en una escala de latitud (5). La base reposa sobre un zócalo por medio de tres tornillos de nivelación, que llevan contratuercas (6). La base puede ser girada un pequeño ángulo en azimut por medio de una disposición de ajuste de tornillo sin fin ó corredera (7). El zócalo está fijado firmemente a un apoyo (11) por botones a través de las patas (10).

12 Agm620 – Instrumental meteorologico A Esfera de vidrio B Segmento esférico C Bandas – Registro FormaUniformeMaterial:Bronce o metal similar duración Material:Cartulina de buena calidad que no sea especialmente sensible a humedad Diámetro10 cmRadio:73 mmAncho:Ajustado dentro de 0.3 mm Color:Muy tenue o incoloroCaracterísticas adicionales a) Línea de mediodía central grabada transversalmente por la cara interior Grosor: 0.4  0.05 mm Índice de Refracción 1.52  0.02 b) Ajuste para la inclinación del segmento sobre la horizontal según la latitud. Efecto de la humedad: Dentro del 23% Distancia Focal: 75 mm para la luz > de sodio c) base doble con dispositivos para nivelación y ajuste del azimut ColorOscuro, homogéneo, no se notan diferencias a la luz diurna difusa. Graduaciones:Líneas horarias impresas en negro.

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14 El instrumento dibujado en la Figura 7.2 está proyectado para una latitud máxima de 52°. Un modelo tropical que puede usarse asimismo en latitudes me­dias, se conoce como heliofanógrafo modelo universal Figura 7.3 Sección del soporte del heliofanógrafo y calendario de utilización de esos diagramas. Figura 7.2 Modelo tropical de heliofanógrafo

15 Agm620 – Instrumental meteorologico Con el heliofanógrafo de Campbell - Stokes se usan tres tipos de diagramas: Diagramas de verano, largos y curvados. Diagramas de invierno, cortos y curvados. Diagramas equinocciales, rectos. En latitudes templadas, los diagramas de verano se usan desde el 12 de abril al 2 de septiembre, los de invierno desde el 15 de octubre al 28 de febrero. Los equinocciales rectos se usan el resto del año. Los períodos de verano e invierno varían con la latitud geográfica, y difieren en la sincronización durante el año en cada hemisferio. Los diagramas de insolación se cambian cada día, después de la puesta del Sol.

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17 Con el heliofanógrafo de Campbell - Stokes se usan tres tipos de diagramas: De acuerdo a las condiciones atmosféricas y al instrumento mismo, el valor de umbral mínimo de la intensidad solar qué iniciará un registro está dentro de los límites de 70 a 300 W m-2. Los cuales, traducidos en tiempo posterior a la salida del Sol o anterior a su ocaso, representan de 10 a 20 minutos. Se requiere un horizonte libre sobre aquellos sectores donde la salida y puesta del Sol están próximas al horizonte. Sin embargo, debido al valor de umbral relativamente alto de intensidad solar necesario para que el registro comience, se pueden despreciar los obstáculos cuya elevación por arriba del horizonte no excedan los 3°. Es necesario contar con un apoyo firme y nivelado para el instrumento, capaz de soportar condiciones de tiempo severas.

18 Agm620 – Instrumental meteorologico Instalación. La instalación del instrumento comienza por la fijación del zócalo al armazón del instrumento con bulones, después de orientar el lado abierto del tazón hacia el sur (en el hemisferio Sur, la orientación es hacia el norte). Luego, la placa de base se nivela cuidadosamente usando un nivel de alcohol. El plano del meridiano local perpendicular a la superficie de la Tierra deberá contener el eje de la esfera y la marca de mediodía sobre el tazón.

19 Agm620 – Instrumental meteorologico Instalación. El ajuste de latitud se hace fácilmente moviendo la lengüeta de la articulación de montante en la dirección apropiada para que el valor de latitud del sitio indicado en la escala de latitud coincida con la marca en forma de flecha de la articulación. Si esto se realiza correctamente, el eje de la esfera de cristal tendrá la inclinación apropiada hacia la superficie de la Tierra. Si fuera necesario, la nivelación y el ajuste meridional y latitudinal se pueden repetir, hasta que se obtenga la exactitud re­querida de ajuste.

20 Agm620 – Instrumental meteorologico Instalación. Si todos los ajustes se han efectuado satisfactoriamente, el trazo quemado debe ser paralelo a la línea central del diagrama y la imagen del Sol al mediodía local (lugar enfocado por la luz) debe corresponder con la marca de mediodía del tazón.

21 Agm620 – Instrumental meteorologico Cuidados de rutina del heliofanógrafo de Campbell- Stokes El instrumento es durable y necesita muy poca atención. La esfera de cristal necesita limpieza periódica, y los procedimientos de limpieza se deben efectuar con gran cuidado para no perturbar la transparencia de la esfera. En condiciones de contami­nación del aire con polvo abrasivo y arena, la esfera de cristal se eliminara el polvo con un cepillo suave de pelo de camello, y luego limpiada con una piel de gamuza y alcohol. El tazón se limpia en la forma convencional usando detergente y agua. Los ex­crementos de pájaros no deben removerse raspando, si no lavándolos a fondo..

22 Agm620 – Instrumental meteorologico Cuidados de rutina del heliofanógrafo de Campbell-Stokes En época invernal, el mantenimiento del heliofanógrafo de Campbell-Stokes se reduce a remover la escarcha, la nieve o el hielo. Estos son fácilmente eliminados aplicando una solución de agua y glicol etilénico 50 / 50 o de cualquier desconge­lante inocuo. El exceso de fluido de la esfera debe ser cuidadosamente limpiado con una tela.

23 Agm620 – Instrumental meteorologico Cuidados de rutina del heliofanógrafo de Campbell- Stokes Los agujeros para el drenaje del agua de lluvia en la intersección de cada ranura con la marca de mediodía, deben limpiarse con la misma varilla de madera puntiaguda utilizada para limpiar las ranuras. Si esto se hace mal, provoca una retención del agua de lluvia en el tazón, mojando los diagramas de registro y perturbando los registros.

24 Agm620 – Instrumental meteorologico Cuidados de rutina del heliofanógrafo de Campbell-Stokes La limpieza de la ranura y del equipo de drenaje se efectúa más efectivamente si se quita la esfera de cristal. Se deben adoptar precauciones para colocar la esfera sobre un paño suave, en el suelo. Cuando la esfera se coloca nuevamente en su lugar, se debe cuidar de no afectar la concentricidad de la esfera de cristal y del tazón: la esfera se debe quitar aflojando solamente el perno superior, después de separar la contratuerca.

25 Agm620 – Instrumental meteorologico Análisis de los heliogramas Para conseguir resultados uniformes con el heliógrafo de Campbell-Stokes, es especialmente importante seguir estrictamente las siguientes instrucciones para evaluar los registros (heliogramas, Figura 7.4) de los IRSR. La duración total de la insolación diaria debe determinarse señalando en el borde de una banda del mismo tipo las longitudes correspondientes a cada traza de carbonización y midiendo, a la décima de hora más próxima, la longitud total así obtenida al nivel del surco de combustión. Para la evaluación del heliograma debe procederse como sigue:

26 Agm620 – Instrumental meteorologico Análisis de los heliogramas Figura 7.4 Evaluación de la extensión del trazo sobre un diagrama.

27 Agm620 – Instrumental meteorologico Análisis de los heliogramas Otras sugerencias son: La medición del trazo quemado se realiza mejor con la ayuda de una escala especial hecha de material transparente y graduada en décimos de hora. Los trazos quemados intermitentes se miden teniendo en cuenta la combustión del cartón y alguna extensión lateral del quemado. Las marcas chamuscadas tenues son medidas hasta los bordes extremos del trazo. Con quemaduras circulares, se debe considerar que dos o tres de ellas son el equivalente de 0.1 hora de insolación.

28 Agm620 – Instrumental meteorologico Requisitos de ubicación y exposición para instrumentos de medición de la insolación. Los requisitos de exposición pueden resumirse así: El sitio seleccionado debe estar disponible durante diez años por lo menos; Durante su vida operacional, los alrededores del lugar no deben cambiar significativamente; El sitio debe tener un horizonte abierto hacia el este y el oeste, que no presente obstrucciones a los rayos del Sol y con una elevación de más de 5° en toda época del año.

29 Agm620 – Instrumental meteorologico Los registros de insolación pueden verse afectados adversamente por los siguientes factores: Concentricidades alteradas de la esfera de cristal y del tazón; Errores sobre la latitud y los meridianos, y de nivelación durante el ajuste del instrumento; Defectos o suciedad en la esfera de cristal; Efectos ambientales sobre el instrumento

30 Agm620 – Instrumental meteorologico Quemadura o trazo obtenido un 13 de julio (faja de verano). 2) El trazo es paralelo a las marcas en cruz. 3) Si la figura fuera de tamaño natural, el trazo estaría 10 mm por debajo de la marca en cruz. 4) La insolación ha sido continua desde la salida hasta la puesta del Sol; luego, la longitud del trazo anterior a la "marca del mediodía" es igual a la longitud del trazo después de dicha marca.

31 Agm620 – Instrumental meteorologico 1) Trazo obtenido un 11 de octubre (faja equinoccial). 2) El trazo es paralelo a las marcas en cruz. 3) Si la figura fuera de tamaño natural, el trazo estaría 10 mm por debajo de las marcas en cruz.

32 Agm620 – Instrumental meteorologico 1)Trazo obtenida un 15 de octubre (faja de invierno). 2)El trazo es paralelo a las marcas en cruz. 3)Si la figura fuera de tamaño natural, el trazo estaría 7 mm por debajo de las marcas en cruz.

33 Agm620 – Instrumental meteorologico El trazo fue obtenido un 12 de julio, en un registrador que estaba desnivelado en dirección este-oeste. (En este caso, el lado oeste del registrado estaba (demasiado alto).

34 Agm620 – Instrumental meteorologico El trazo de arriba fue obtenido un 29 de julio, de un registrador en el cual la determinación de latitud fue errónea. La indicación de la escala fue ajustada 5° más baja que la latitud real de la estación.

35 Agm620 – Instrumental meteorologico El trazo de arriba fue obtenido un 30 de julio, de un registrador en el cual la determinación de latitud fue errónea. La indicación de la escala fue ajustada 50C más alta que la latitud real de la estación.

36 Agm620 – Instrumental meteorologico El ajuste incorrecto puede producir pérdidas importantes de registros en cier­tos momentos del año, mediante la quemadura o el chamuscado que se escapa del borde de la faja.

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