Instalación de la estructura y cercado

1. Determinación del norte verdadero

Antes de iniciar los trabajos para instalar la estación es necesario identificar el norte geográfico. Para esto se puede utilizar un instrumento denominado Global Positioning System (GPS) que tenga incorporada las funciones que permitan identificar directamente el norte geográfico.

En el caso que no se disponga de un GPS, una forma alternativa consiste en determinar inicialmente el norte magnético, para lo que se deberá disponer de una brújula. Para determinar el norte geográfico se debe corregir la dirección obtenida por la brújula mediante el valor de declinación magnética del lugar. El ángulo de declinación magnética o variación local, es el ángulo que forma el meridiano geográfico y el magnético en un punto de la Tierra.

Para obtener el valor de declinación del lugar se puede acceder al sitio https://www.magnetic-declination.com/, que utiliza el Modelo Magnético Mundial (WMM) para estimar este parámetro.

Una vez obtenida la declinación magnética deberá determinar el norte geográfico siguiendo los procedimientos descritos a continuación.

1.1 Listado de materiales para definir el norte geográfico

• 1 brújula graduada
• 3 estacas de madera
• 1 mazo de madera
• 1 cuerda

1.2. Procedimiento

a) Establezca un punto de referencia en el horizonte hacia el norte magnético. Puede utilizar dos estacas, una ubicada inmediatamente bajo la brújula (Estaca 1) y la otra un par de metros más adelante (Estaca 2) en la dirección indicada por la aguja.

b) Si el valor obtenido de declinación es un ángulo positivo, éste se deberá sumar a la dirección del norte magnético (giro en contra de la dirección de las manecillas del reloj). Luego deberá instalar una estaca que sirva de referencia para la nueva dirección (Estaca 3).

c) Si el valor obtenido de declinación es un ángulo negativo, éste se deberá restar a la dirección del norte magnético (giro en la misma dirección de las manecillas del reloj). Luego deberá instalar una estaca que sirva de referencia para la nueva dirección (Estaca 3).

d) Posteriormente se deberá trazar una recta con una cuerda que una la Estaca 1 con la Estaca 3. Esta cuerda servirá para la orientación durante la instalación de la estación.

Es importante mencionar que el valor de declinación varía de un lugar a otro y para un mismo lugar el valor cambia a lo largo del tiempo, por lo que es necesario realizar este procedimiento en forma independiente para cada estación. 

2. Cercado

La estación deberá estar protegida por un cercado de 1,8 m de altura con el fin de asegurar la exclusión de animales y personas no autorizadas que pudieran dañar los equipos o interferir con las mediciones. El cercado pude ser de 5 x 5 m y de ser posible 10 x 10 m, sin embargo, también se han utilizando cercos de 3 x 3 m en las estaciones más recientes.

Se recomienda un empostado perimetral con estacas de buena calidad (postes o polines impregnados, estacas de madera nativa como roble o coigüe), que aseguren su permanencia por un plazo no inferior a 4 años. Los postes deberán tener una longitud de al menos 2,2 m y se empotran firmemente al terreno unos 50 cm quedando con una altura de a lo menos 1,5 m, y de ser posible 1,8 m sobre el nivel del suelo debe existir una separación de 2,5 m entre poste.

Sobre los postes se recomienda el uso de malla tipo Ursus 1,45 m de altura con 2 hebras de alambre púa en la parte superior.

Se recomienda un portón de madera o metálico de bisagra instalado al centro del costado sur, con 1,80 m de alto. El portón deberá tener las facilidades para instalar un candado.

2.1. Listado de materiales y herramientas para cercado de 5 x 5 m

• 17 postes o polines impregnados: 3″ a 4″ de diámetro y de 2,2 m a 250 m de longitud
• Malla galvanizada: 1 rollo de 25 m, abertura máxima: 50 mm
• Alambre púas: 1 rollo de 100 m
• 1 portón: de bisagra de 1,8 m de alto
• Grapa galvanizada: 1 kg de 0,5″
• 1 martillo
• 1 alicate
• 1 pinzas para cortar alambres
• 1 pala para hoyos
• 1 pala para concreto
• 1 chuzo
• 1 nivel o plomada

2.2. Listado de materiales y herramientas para cercado de 10 x 10 m

• 19 postes o polines impregnados: 3″ a 4″ de diámetro y de 2,2 m a 250 m de longitud
• Malla galvanizada: 2 rollos de 25 m, abertura máxima: 50 mm
• Alambre púas: 1 rollo de 100 m
• 1 portón: de bisagra de 1,8 m de alto y 2,4 m de ancho, dos hojas
• Grapa galvanizada: 2 kg de 0,5″
• 1 martillo
• 1 alicate
• 1 pinzas para cortar alambres
• 1 pala para hoyos
• 1 pala para concreto
• 1 chuzo
• 1 nivel o plomada

Otra opción para el cercado sería encargar su elaboración a un prestador de servicios que trabaje con acero galvanizado. En el caso de un cercado de 3 x 3 m, se deberán fabricar 4 marcos 1,85 m de alto y 3 m de ancho, donde uno de ellos deberá contar con una puerta. Se recomienda utilizar malla acma o similar de acero galvanizado y pilares de acero de 50 x 50 mm (3 m de alto). Adicionalmente, deberá considerar la aplicación de un tratamiento exterior anticorrosivo y posterior pintado con esmalte sintético blanco, que podría encargarse al mismo prestador de servicios.

Así, se deberán trasladar dichas estructuras a la ubicación de la estación para el ensamblado con soldadura, lo que implica contar con energía eléctrica para realizar este trabajo. Luego, en las zonas soldadas se deberá aplicar un tratamiento anticorrosivo y, en una visita posterior, un pintado con esmalte blanco. Esto con el fin de evitar la oxidación en estas zonas no protegidas.

En cuanto a la protección del cercado, se puede utilizar concertina galvanizada u otros materiales disponibles en la zona que cuenten con algún tratamiento anticorrosivo.

3. Estructura

Para instalar los sensores, el panel solar, y el gabinete de intemperie que alojará al datalogger, se deberá utilizar una estructura robusta y fácil de instalar.

La estructura que se ha utilizado con buenos resultados por su fácil construcción y costo razonable está compuesta por un tubo de fierro galvanizado de perfil redondo. El pilar deberá estar montado sobre una estructura metálica que estará anclada al suelo (Figura 6). Del pilar principal se desprenden dos brazos laterales tal como se muestra en la Figura 7. Para conectar los perfiles se utilizan adaptadores de acero galvanizado. Deben instalarse cuatro vientos desde los brazos laterales de la estructura al suelo, éstos permitirán soportar los esfuerzos de tracción a los que se verá sometida la estructura cuando se produzcan ráfagas de viento.

Para soportar los instrumentos que miden radiación, dirección y velocidad de viento, deben confeccionarse dos estructuras especiales que se describen en el listado de materiales.

También es necesario instalar una estructura adicional independiente que permitirá montar el pluviómetro.

3.1. Listado de materiales y herramientas
Materiales:

• Un pilar principal de 2,0 m: tubular perfil redondo; material: acero galvanizado; diámetro: 2″; espesor: 2 mm; longitud: 2 m; 3 cm de hilo estándar para conexiones en un extremo.
• Dos brazos laterales de 0,5 m: tubular perfil redondo; material: acero galvanizado; diámetro: 1″; espesor: 1,5 mm; longitud: 0,5 m; 3 cm de hilo estándar para conexiones en los dos extremos.
• Dos brazos laterales de 0,4 m: tubular perfil redondo; material: acero galvanizado; diámetro: 1″; espesor: 1,5 mm; longitud: 0,4 m; 3 cm de hilo estándar para conexiones en los dos extremos.
• Un brazo central de soporte: tubular perfil redondo; material: acero galvanizado; diámetro: 1 pulgada; espesor: 1,5 mm; longitud: en caso que existan variaciones en la longitud de los perfiles o las conexiones se aconseja determinar la longitud de esta pieza durante la confección de la estructura, de tal forma que se ensamble cómodamente a ésta, se recomienda una longitud de 0,9 m; 3 cm de hilo estándar para conexiones en los dos extremos.
• Una conexión en t de 2″: adaptador de acero galvanizado en t hembra de 2″; hilo estándar.
• Dos conexiones en t de 1″: adaptador de acero galvanizado en t hembra de 1″; hilo estándar.
• Dos reductores de 2 x 1″: adaptadores de acero galvanizado bushing de 2″ a 1″. hilo estándar.
• Dos conectores de 1″: adaptadores de acero galvanizado niple tuerca de 1″. hilo estándar.
• Cuatro codos 1″: adaptadores de acero galvanizado codo de 90° 1″; hilo estándar.
• Una unión americana de 2″: adaptador de acero galvanizado de 2″. hilo estándar.
• Una estructura de anclaje: estructura metálica de anclaje al suelo de una pieza soldada (Figura 6).
• Cuatro estacas metálicas para los vientos: 40 cm de longitud, diámetro de 0,7 cm fierro macizo. Con facilidades para realizar la conexión a los vientos.
• Cuatro cables de acero: 300 cm de longitud, diámetro de 0,4 cm.
• Cuatro casquillos para cable de acero o abrazaderas para cable de acero.
• Cuatro tensores ojo-ojo.
  
• Dos estructuras para montar los sensores de velocidad-dirección de viento y radiación solar: tubular perfil redondo; material: acero galvanizado; diámetro: 1″; espesor: 2 mm; longitud: 15 cm; 3 cm de hilo estándar para conexiones en un extremo (Figuras 8 y 9).
• Un pilar para soportar el pluviómetro: tubular perfil redondo; material: fierro galvanizado; diámetro: 1″; espesor: 2 mm; longitud: 1,8 m de longitud; 3 cm de hilo estándar para conexiones en un extremo.
• Dos abrazaderas para montar el pluviómetro de 1 1/4″: diámetro: 1 1/4 pulgadas.

Herramientas y utensilios de instalación:

• Guantes
• Un mazo de madera
• Un alicate
• Una pinza para cortar alambre
• Un nivel de carpintero
• Una plomada

3.3.2. Ubicación de la estructura
La estructura principal debe ubicarse en el centro del cercado (intersección de las diagonales). Los brazos laterales de la estructura deberán ubicarse en dirección Norte-Sur tal como se muestra en las Figuras 8 y 9.

La estructura que soporta al pluviómetro se situará en el centro del segmento de la diagonal del cerco que está entre la estación y el vértice Noroeste a unos 2,0 m aproximadamente de la estructura principal en dirección Noroeste, sobre la diagonal.

3.3.3. Proceso de instalación
Hay que ensamblar todas las piezas de la estructura antes de colocar los sensores y la unidad central. Es mucho más sencillo realizar la labor de ensamblaje de las piezas en el suelo y luego levantarlas sobre la estructura base que estará anclada al suelo lo más firmemente posible.

Además de colocar la estructura unida a la base, es necesario colocar cuatro vientos. Los vientos son cables de acero que sujetan la estructura desde los brazos laterales al suelo. Éstos se encargarán de ayudar a la base a soportar los esfuerzos de tracción a los que se verá sometida la estructura cuando el viento sople violentamente. Para esto se debe disponer de cuatro estacas metálicas y cuatro cables de acero que han sido especificados en la lista de materiales. Cada estaca deberá anclarse al suelo a una distancia de al menos 1,5 m de la base de la estructura sobre las diagonales que apuntan hacia los cuatro vértices del cerco. Dos cables deberán unir la parte media de cada brazo lateral con su estaca correspondiente tal como se muestra en la Figura 11.

Adicionalmente se deberá instalar una estructura de soporte secundaria para el pluviómetro. Ésta estará formada por un pilar de acero galvanizado con una altura de 1,5 m sobre el suelo y empotrado unos 0,3 m, es fundamental asegurar la correcta verticalidad del soporte del pluviómetro (Figura 12).

4. Gabinete

Se recomienda utilizar un gabinete de fibra de vidrio, plástico u otro material resistente a la corrosión y que permita un adecuado aislamiento de la humedad en su interior, con un sistema de apertura de bisagra y de dimensiones iguales o mayores a 44 cm de alto, 34 cm de ancho y 22 cm de profundidad (Figura 13A). El gabinete deberá tener en su interior una placa metálica de montaje. La caja deberá estar preparada para montarse en el pilar principal de la estructura por medio de abrazaderas (Figura 13B). El cerrojo de la puerta de la caja deberá admitir un candado, en caso contrario deberá adaptarse un sistema de cierre con llave o clave.

Para lograr una mejor distribución de la fuerza sobre el gabinete se deberá confeccionar una estructura especial que estará unida al gabinete mediante cuatro pernos (Figura 13B). Los pernos deben traspasar el plástico y atornillarse por dentro sobre la placa metálica del gabinete en donde también se montarán las abrazaderas.

El gabinete deberá ser perforado con dos orificios que servirán para conectar los sensores, la alimentación, la antena y la conexión tierra con el datalogger. Éstos deben ser suficientemente amplios para permitir el paso de todo el cableado mencionado anteriormente (Figura 13C).

Tras la instalación, el espacio sobrante de los orificios se deberá sellar con masilla para aislar el interior del gabinete de las condiciones exteriores.

3.4.1. Listado de materiales y herramientas.

Materiales:

• Gabinete plástico: Apertura de bisagra; placa interna de ensamblaje metálica; dimensiones, 44 x 34 x 22 cm (o mayores); debe admitir candado.
• Abrazaderas para soportar el gabinete de 2 1/4″: Diámetro: 2 1/4″.
• Estructura para soportar el gabinete: Material: perfil ángulo laminado 20 x 20 x 3 mm. Las dimensiones de la estructura deben corresponder a las del gabinete seleccionado.
• Prensas de estopa.

Herramientas y utensilios de instalación:

• 1 alicate
• 1 juego de llaves: para conectar las abrazaderas
• 1 atornillador: De paleta y cruz

3.4.2. Placa metálica
Para montar el dispositivo de energía PS100 y el datalogger CR1000 al gabinete se deberá perforar en una placa metálica 8 orificios de 2 mm de diámetro en la disposición que se muestra en la Figura 14.

3.4.3. Pararrayos
El pararrayos corriente es una varilla puntiaguda de metal que sea un buen conductor, instalada en la parte más elevada de la estructura y unida mediante un cable de cobre a una barra de cobre de 1,2 m que se conoce con el nombre de “barra copper” e introducida en la tierra. La decisión de dotar a la estructura de un adecuado sistema de protección contra rayos dependerá de factores como la probabilidad de caídas de rayo en la zona, y las correspondientes pérdidas de los equipos e instalaciones.