Hidrometría: Algunos instrumentos de medición

August 10, 2018

La hidrometría es la parte de la hidrodinámica que trata de los métodos de medición de la velocidad, el caudal y las fuerzas de los líquidos en movimiento; ésta, también incluye la medición de niveles de agua, concentración y transporte de sedimentos, levantamiento altimétrico de los perfiles longitudinal y transversal del cauce de las corrientes naturales y de masas de agua (Marbello, 2013). 

 

Fig. 1 Río Magdalena (Colombia)


En hidrología e hidráulica, una de las variables que mayor interés genera es el caudal, definido como la cantidad de agua que circula por el cauce de un río en un lugar y tiempo determinados, refiriéndose al volumen hidráulico, producto de la escorrentía de una cuenca hidrográfica en un intervalo de tiempo determinado. El promedio del caudal estacional o mensual de un río a lo largo de una serie de años constituye lo que se denomina régimen fluvial de ese río ( Vera & Moreira, 2017).  El caudal suele medirse en unidades de m³/seg y puede emplearse para:

  • Saber la disponibilidad de agua con que se cuenta en un río.

  • Distribuir el agua a los usuarios en las cantidades deseadas.

  • Saber el volumen de agua disponible para diferentes actividades humanas  (agricultura, generación de energía, ganadería, etc).

  • Determinar la eficiencia de uso del agua.

  • Establecer sistemas de prevención y atención de desastres (sequías, inundaciones, deslizamientos, etc). 

  • Planificar los recursos hidrológicos y su uso a través de embalses y obras de canalización, entre otros.

La medición del caudal o aforo puede realizarse por medio de métodos directos e indirectos, cuya elección depende de las condiciones de cada sitio y de los recursos disponibles. 

Entre las principales actividades hidrométricas, comúnmente realizadas en un aforo, se tienen: el levantamiento del perfil transversal de la sección de aforo y las mediciones de profundidades y velocidades del flujo en distintos puntos de la sección transversal. Para hacer estas mediciones, durante las últimas décadas se ha observado un rápido desarrollo tecnológico en los instrumentos de medición hidrológica, basados principalmente en fenómenos físicos descubiertos durante siglos; de esta manera, gracias a campos de la física cómo: la óptica, la acústica, el electromagnetismo, la física moderna, entre otros, se  han construido dispositivos cada vez más eficientes y precisos, redefiniendo el concepto de medición.

 

Dentro de los instrumentos utilizados en hidrometría se encuentran:

 

Correntómetros: también recibe el nombre de molinete o reómetro, que permite determinar la velocidad de una corriente de agua, tales como canales de laboratorio, alcantarillados, mares, ríos, estuarios, bahías, arroyos y quebradas. Los correntómetros permiten medir velocidades altas, medias y bajas. Estos cuentan con una hélice (también llamada rotor, aspa, copa o cazoleta, según el tipo del correntómetro) que gira en un eje, por efecto de la corriente líquida. Cada vez que la hélice realiza un giro, un imán, genera una señal eléctrica, indicando una velocidad determinada (Marbello, 2013).

 Fig. 2 Correntómetro (atribución: Wtshymanski)

 

Instrumentos hidrométricos:  Son instrumentos de medida (registradores y no  registradores),  que permiten realizar mediciones de campo relacionadas con corrientes de agua. De acuerdo a Marbello (2013), los más comunes son:

  • Miras o limnímetros: miras graduadas en cm, que se colocan en las márgenes de la corriente de agua para medir el nivel de ésta en un instante determinado.

  • Limnígrafo: Aparato mecánicos que permiten obtener un registro continuo del nivel del agua. Esencialmente, constan de un flotador incorporado a un tubo, a un pozo o a un sistema neumático, conectado a un sistema de relojería, el cual está provisto de un tambor giratorio sobre el cual va colocada una hoja de papel donde se registra el nivel del río. 

 

 Fig. 3 Limnígrafo (Atribución: Pablo Rodríguez)

  • Sondas: cintas flexibles, similares a las cintas métricas, dotadas en su extremo inferior de un dispositivo de emisión-detección de alguna señal sonora o luminosa, que, sumergidas en un cuerpo de agua, permiten medir su profundidad.

  • Ecosondas: El principio de funcionamiento de la ecosonda es, básicamente, el mismo principio del sonar, transmitir fuertes impulsos sonoros para, luego, captar y clasificar los ecos que servirán para ubicar la situación del objeto que los produce.

  • Secciones de control artificiales. consisten en adecuaciones de la sección natural del cauce, mediante un revestimiento y un control hidráulico a través de un vertedero, o un estrechamiento de la sección, para estrangular el flujo, o un umbral o escalón en el fondo del canal.

  • Estructuras temporales para medición de caudales: obras hidráulicas de carácter transitorio que se construyen en una sección de aforo, con el objeto de determinar el caudal, bien sea por una relación matemática entre el caudal de la corriente y la profundidad del flujo, como es el caso de la instalación de un vertedero de medida, o bien sea para aplicar el método volumétrico de medición de caudales.

  • Estaciones de nivel: cuentan con sensores no invasivos, que entregan una señal proporcional al nivel de la lamina de agua del río o quebrada monitoreada, los cuales pueden ser digitales y análogos. Los sensores de nivel pueden ser de tipo capacitivo, resistivo, ultrasónico, RADAR ó de presión. Son adecuados en sistemas de alerta y en estudios ambientales, puesto que permiten obtener información del nivel de ríos y quebradas a diferentes escalas temporales, que pueden ir en escalas de 1 minuto, hasta 24 horas.

Algunos de los sensores de nivel que tenemos disponibles para tu proyecto

  • Sensores de velocidad superficial: se usa para monitorear la velocidad de flujo de canales abiertos tales como ríos, canales de riego o sistemas de alcantarillado, y para monitoreo y control de plantas hidroeléctricas y plantas de tratamiento de aguas residuales

  • ADCP:  Los perfiladores de corriente acústico de efecto Doppler es un medidor de corriente hidroacústico similar a un SONAR, que se usa para medir las velocidad des las corrientes de agua sobre un rango de profundidades determinado usando el efecto Doppler de las ondas de sonido dispersas luego de reflejarse en las partículas ubicadas dentro de la columna de agua.  Las frecuencias de trabajo de los ADCPs van desde los 38 kHz hasta  el orden de los MHz.  

Nota: Si encuentras un error de sintaxis, redacción u ortográfico en el artículo, escríbenos a contacto@metingeniería.com.

Bibliografía

 

Vera J.L, Moreira F.J. (2017). Estudio del potencial hídrico del río Portoviejo y su incidencia en los sistemas de distribución de energía. (Tesis de pregrado). Universidad Técnica de Manabí. Ecuador.

Marbello R. (2013). Manual de prácticas de laboratorio de hidráulica. Universidad Nacional de Colombia sede Medellín. Colombia.

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