1. Ingeniería

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SISTEMA ELECTRÓNICO DE CORRECCIÓN POR DESVIACIÓN DE LA VERTICAL,
EN AFORO CON MOLINETE SUSPENDIDO
Álvarez-Bretón Ricardo Andrés1, Cruz-Carbajal María del Carmen2 y
Maldonado-Santiago José David2
1
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Paseo Cuauhnáhuac No. 8532, Col. Progreso, Jiutepec, Morelos,
México. C.P. 62550
2
Investigadores Invitados, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Paseo Cuauhnáhuac No. 8532, Col. Progreso,
Jiutepec, Morelos, México. C.P. 62550
[email protected], [email protected], [email protected]
Introducción
El aforo con molinete suspendido tiene su fundamento en el
método área-velocidad. Los errores en las mediciones del
tirante de cada dovela afectan directamente en el cálculo del
área hidráulica, mientras que los errores en el posicionamiento
del molinete en las profundidades de medición de velocidad
de flujo (típicamente al 60% de la profundidad total),
afectarán en la determinación de la velocidad media. Por lo
tanto, una incorrecta medición de estas profundidades influye
en la precisión del caudal medido.
ISO/TR 9209-1989. Sin embargo, en la práctica en México la
tendencia ha sido tratar de mitigar el efecto del arrastre, o
ignorarlo, en vez de aplicar la metodología recomendada para
obtener correctamente los datos de aforo.
Para realizar la tarea de medir las profundidades en el método
de aforo con molinete suspendido, es necesario utilizar una
sonda flexible, la cual está constituida esencialmente de un
cable de acero en el cual se sujetan por medio de una solera de
acero, el molinete y un contrapeso conocido como
“escandallo”. El escandallo está colocado al final de la solera
y sirve para mantener en su posición al molinete y evitar en lo
posible que sea desviado de la vertical por la corriente de
agua.
Las variables principales a considerar en la selección de un
peso adecuado del escandallo, son el tirante y la velocidad
media del flujo. La norma ISO 3454-1983 recomienda la
siguiente relación para estimar el peso del escandallo:
Ilustración 1. Ejemplo de arrastre cuando se afora en un cauce
profundo con alta velocidad.
(1)
Donde es la velocidad media del flujo en metros/segundo, D
es el tirante en metros en la sección más profunda del cauce y
m es peso del escandallo en kilogramos.
A pesar del empleo de pesos conforme a la ecuación 1, en la
práctica, no se puede evitar totalmente la desviación del cable
de la vertical hacia aguas abajo. Esta condición se presenta
con frecuencia en cauces relativamente profundos (mayores a
3 metros) o con velocidades de flujo mayores que 2 m/s (ISO
3454-1983), y dificulta el empleo de cualquier método en la
determinación del caudal. En tal situación el cable se aleja de
la posición vertical formando un ángulo de inclinación θ,
denominado ángulo de arrastre (ver Ilustración 1). Como
consecuencia de esto las mediciones de profundidad del agua
deben ser corregidas.
Existen dos métodos para determinar la corrección que se
debe aplicar a la profundidad medida del molinete, los cuales
se han publicado en la norma ISO 748-1997 y el documento
El Instituto Mexicano de Tecnología del Agua actualmente
trabaja en un dispositivo destinado a realizar operaciones de
aforo con molinete por suspensión basado en la norma ISO
748. Este dispositivo ha sido denominado como “Estación
Hidrométrica Itinerante” (EHI) y pretende resolver de manera
satisfactoria los problemas relacionados con la metodología de
campo, aportando una serie de tecnologías que ayudan a
reducir el tiempo de trabajo y mejoran la calidad de los datos
obtenidos.
Una de las tecnologías que incorpora la EHI es un sistema
electrónico de corrección continua de profundidad del
molinete por desviación de la vertical debida al arrastre de
flujo.
El propósito de este artículo es mostrar los avances y
beneficios hasta ahora obtenidos con el sistema de corrección
de vertical en la determinación de una mejor medición del
caudal en canales y cauces naturales con altas velocidades de
flujo o relativamente profundos.
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Desarrollo
En un sentido estricto, el método de la norma ISO 748 fue
desarrollado para determinar la corrección cuando se mide el
tirante mediante un sondeo. Sin embargo, su aplicación puede
ser extendida a la corrección de la profundidad del molinete
cuando se determina la velocidad media de una vertical. En
dicho método, se distinguen dos componentes de la
corrección, una se aplica a la parte del cable en el aire, y la
otra corresponde a la parte sumergida (denominadas en inglés
“airline correction” y “wetline correction”).
El sistema electrónico de corrección por desviación de la
vertical, emplea el método de la norma ISO 748 para realizar
un cálculo continuo de las correcciones de profundidad del
molinete. Este método se mantiene para cualquier escandallo o
cable diseñado para minimizar el efecto de la resistencia a la
corriente de agua, además debido a la baja complejidad
computacional de los cálculos que se requieren en este
método, se ha desarrollado un sistema electrónico continuo de
corrección rápido y eficiente.
A continuación se describen los procedimientos para la
determinación de las correcciones según la norma ISO 748.
La corrección de la parte del cable en el aire se determina a
partir de una relación trigonométrica básica. En la Ilustración
2, esta corrección está representada por el segmento
.
Este concepto establece que la distribución de la fuerza
horizontal en el cable de línea mojada es conforme con el
perfil de velocidad en la vertical y se determina el error total
en la estimación de la profundidad medida, mediante la suma
de los productos de cada décimo de la profundidad y la
función (1/cosθ)-1 de los ángulos correspondientes. Esta
función está establecida para cada décimo de la profundidad
mediante la relación tangente de las fuerzas actuantes abajo de
cualquier punto.
La solución general de este método ha sido resumida en una
tabla, en la tabla 1 se muestra el factor de corrección k para
ángulos de 4 a 34 grados según la tabla publicada de la norma
ISO 748. Esta solución fue desarrollada con base en los
conceptos explicados y estudios empíricos hechos en ríos en
EUA, y según la literatura, se mantiene para cualquier
escandallo o cable diseñado para minimizar la resistencia de la
corriente. Para utilizar la tabla 1, el ángulo de arrastre debe ser
superior a 4 grados, el valor de θ debe redondearse al grado
más próximo de la tabla para obtener el factor de corrección
K. Entonces se obtiene la corrección de la parte mojada del
cable con la siguiente relación:
(3)
Donde
es la corrección de la parte mojada del cable
en metros,
es la longitud de la parte curva sumergida del
cable en metros y
es la profundidad vertical de la parte
mojada del cable en metros.
Tabla 1. Factores de corrección de línea mojada.
Ilustración 2. Corrección aplicable a la parte del cable en el aire.
La magnitud de
depende del ángulo con la vertical θ y la
distancia
y se obtiene de la siguiente manera:
(2)
La corrección de la parte mojada del cable según el “Manual
de Aforo de Caudales” de la Organización Meteorológica
Mundial se fundamenta en un principio elemental de la
mecánica: Si se aplica una fuerza horizontal de magnitud
conocida a un peso suspendido de una cuerda, la cuerda toma
una posición de reposo con un ángulo respecto a la vertical. La
tangente del ángulo es igual a la fuerza horizontal dividida
entre la magnitud del peso. Si se aplican varias fuerzas
horizontales y verticales a la cuerda, la tangente del ángulo en
la cuerda encima de cualquier punto es igual a la suma de
fuerzas horizontales bajo de este punto, dividida por la suma
de fuerzas verticales por debajo del punto de análisis.
Ángulo de
desviación θ
Factor de
Corrección K
Ángulo de
desviación θ
Factor de
Corrección K
4
0.0006
20
0.0204
6
0.0016
22
0.0248
8
0.0032
24
0.0296
10
0.0050
26
0.0350
12
0.0072
28
0.0408
14
0.0098
30
0.0472
16
0.0128
32
0.0620
18
0.0164
34
0.0698
La corrección de la parte mojada del cable también se puede
calcular por medio de la ecuación 8. Esta ecuación polinómica
se derivó del trabajo de Ken Wahl a partir de los datos de la
Tabla 1 y reproduce los valores de la tabla con diferencias de
unos pocos milímetros.
(4)
Donde
es la corrección de la parte mojada del cable
en metros,
es la longitud de la parte curva sumergida del
cable en metros,
es la profundidad vertical de la parte
mojada del cable en metros y θ el ángulo con la vertical en
grados.
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La metodología para realizar la corrección por desviación de
la vertical (ver Ilustración 3) consiste en:
de medición de miles de g’s, además de modelos compuestos
por uno, dos o tres ejes de medición.
1. Medir la distancia vertical
.
2. Sumergir la sonda hasta que el escandallo toque el fondo y
medir .
3. Calcular la longitud superficial del cable
.
4. Obtener la longitud sumergida del cable
–
.
5. Calcular la profundidad real con
–
.
Los acelerómetros pueden medir aceleraciones dinámicas y
estáticas. Un acelerómetro en modo estático puede ser
utilizado para determinar la orientación de un objeto por
medio del vector de aceleración de la gravedad, un
acelerómetro en estado estático mide -1g cuando su eje
sensible es paralelo y apunta en dirección del vector de la
aceleración de la gravedad y +1g cuando su eje sensible es
paralelo pero apunta en dirección opuesta al vector de la
aceleración de la gravedad.
Es posible utilizar un solo eje sensible de un acelerómetro para
calcular el ángulo de inclinación en un solo plano. En este
caso los ejes (X, Y) del acelerómetro deben ser montados
perpendicularmente al vector de gravedad, el algoritmo de
inclinación se limita a un solo eje de sensibilidad, por ejemplo
el eje X. En la Ilustración 4 se muestra la inclinación de eje X
de un acelerómetro. En este caso el eje Y siempre mantendrá
una salida de 0g a lo largo de la rotación completa del eje X.
Ilustración 3. Ejemplo de corrección por desviación de la vertical.
De acuerdo con el método propuesto en la norma ISO 748 es
evidente que para implementar un sistema electrónico de
corrección continúa de la profundidad del molinete, es
necesario medir la longitud del cable de la sonda y el ángulo
de desviación constantemente, para que, por medio de las
ecuaciones 2 y 3 sea calculada en tiempo real la profundidad
corregida del molinete.
La EHI cuenta con un sistema electrónico de medición de
longitud de cable que es capaz de determinar la profundidad
del molinete con una resolución de milímetros. Su
funcionamiento se basa en medir con un encoder cuantos
grados gira un tambor de enrollamiento de cable que baja un
sistema escandallo-molinete.
Al mismo tiempo, el ángulo de desviación de la vertical es
medido por un sensor de inclinación de tipo acelerómetro, que
usa la aceleración de la gravedad como un vector para
determinar la orientación de un objeto en el espacio, lo cual
brinda grandes ventajas con respecto a otros sensores.
A continuación se explica detalladamente el método utilizado
en la medición de inclinación con el sensor acelerómetro
MEMS (Microelectromechanical Systems).
Un acelerómetro MEMS es un dispositivo electromecánico
que mide las fuerzas de aceleración, estos dispositivos se
fabrican a escalas de décimas de micrones con niveles de
sensibilidad y error muy pequeños, típicamente como unidad
de medida utilizan la gravedad (g’s). Su construcción básica
consiste en poco más que una masa suspendida de una viga de
prueba (también conocida como masa sísmica), con un cierto
tipo de detección y de trazado de la desviación del circuito.
Los acelerómetros MEMS están disponibles en una amplia
variedad de rangos de medición, desde los capaces de detectar
aceleraciones muy pequeñas hasta acelerómetros con rangos
Ilustración 4. Medición de inclinación usando un solo eje sensible
de un acelerómetro.
Si el eje X se utiliza para calcular el ángulo de inclinación del
acelerómetro, se emplea la ecuación 5.
(5)
Dónde Ax es la aceleración de salida del eje X debida a la
gravedad y θ es el ángulo de inclinación en grados.
En la ilustración 5 se muestra la salida en g’s del acelerómetro
al inclinar el eje X de -90 a +90 grados. Se observa que la
sensibilidad a la inclinación (pendiente de la curva) disminuye
en el intervalo de -90 a -45 grados y lo mismo sucede en el
intervalo de +45 a +90 grados. Entre estos valores existe un
problema de resolución que hace que este cálculo de
inclinación sea inexacto, cuando la salida del acelerómetro se
acerca a los valores próximos a +1g o a los valores cercanos a
-1g. Al utilizar un solo eje sensible se limita a un solo plano de
medición y solo es útil para mediciones de ángulos de -45 a
+45 grados de inclinación.
Ilustración 5. Salida a una inclinación de -90 grados a +90 grados
utilizando un eje sensible.
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Al utilizar tres ejes sensibles de un acelerómetro combinando
el eje Z con los ejes X y Y, es posible definir los ángulos de
inclinación del acelerómetro en tres dimensiones, además de
conseguir una medición de la inclinación con la máxima
sensibilidad constante en todos los planos de inclinación a
través de los 360 grados de rotación.
Cuando el acelerómetro es montado con el eje Z paralelo al
vector de gravedad (ver ilustración 7-A y 7-B) y es rotado a
través del eje Y la componente de la aceleración de la
gravedad en el eje X sigue la función seno, mientras que la
componente de la aceleración de la gravedad que actúa sobre
el eje Z sigue la función coseno. Se puede observar en la
Ilustración 6 que la sensibilidad a la inclinación (pendiente de
la curva) del eje X está en su máximo cuando la sensibilidad
del eje Z está en su mínimo y viceversa. Por lo tanto, se puede
mantener la sensibilidad máxima de inclinación para una
rotación de 0 a 360 grados, si se combinan las salidas de
aceleración del eje X y el eje Z. Cuando las dos sensibilidades
se combinan resulta en una sensibilidad constante de 17.45
mg’s /grado. Lo mismo ocurre en los ejes Y y Z cuando el
acelerómetro es rotado a través del eje X (Ilustración 7-C)
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Mediante las tres salidas del acelerómetro se determinan tres
ángulos de inclinación (ver ilustración 7-D), el ángulo Pitch
(ρ) se define como el ángulo de eje X con respecto al plano
ortogonal del vector de gravedad, el ángulo Roll (φ) se define
como el ángulo del eje Y con respecto al plano ortogonal del
vector de gravedad y el ángulo Theta (θ) es el ángulo del eje Z
con respecto al vector de gravedad
Los ángulos Pitch, Roll y Theta se calculan con las siguientes
expresiones:
(6)
(7)
(8)
La resultante de las componentes en el eje X, Y y Z debidas a
la aceleración de la gravedad son iguales a 1g cuando el
acelerómetro pemanece estático (ecuación 9).
(9)
Es posible, por medio de la ecuación 8, determinar el ángulo
de inclinación con respecto al vector de gravedad en las tres
dimensiones, esto resulta favorable para la medición del
ángulo de desviación de la vertical en el sistema electrónico de
corrección, debido a que sin importar la orientación o la forma
en que se produzca el arrastre del agua, siempre se medirá el
ángulo correcto.
Ilustración 6. Función seno de la salida del eje X y función coseno
de la salida del eje Z.
En el mercado existe una gran variedad de sensores
acelerómetros con diferentes características y costos, la
elección del acelerómetro adecuado depende de los parámetros
de la aplicación. El sensor BMA180 es un acelerómetro
MEMS de bajo costo (debido a los altos volúmenes de venta
de productos tecnológicos con estos sensores en los últimos
años) que cubre todas las características necesarias para poder
medir el ángulo de desviación de la vertical.
El BMA180 es un acelerómetro digital tri-axial de alto
rendimiento. Permite mediciones de aceleración estática, así
como de aceleraciones dinámicas con muy alta precisión.
Debido a sus tres ejes perpendiculares es posible obtener la
orientación absoluta en un campo de gravedad. Proporciona
una señal de salida digital de 14 bits a través del bus de
interfaz SPI. El rango de escala completa puede ser
seleccionado a ±1g, 1.5g, 2g, 3g, 4g, 8g o 16g. Lleva incluido
un filtro Butterworth de segundo orden de frecuencias
seleccionables para proporcionar un pre-acondicionamiento de
la señal de aceleración medida. Las dimensiones del sensor
son 3 X 3 mm y una altura de 0.9 mm. En aplicaciones de
medición de inclinación se puede obtener una precisión por
debajo de ±0.25 grados y una resolución de 0.5 mg’s (en modo
2g).
Ilustración 7. Método de medición de inclinación utilizando tres
ejes sensibles de un acelerómetro.
El principal reto en el diseño del sistema electrónico de
medición de ángulo, tiene que ver con la complejidad asociada
a la captura y análisis de los datos entregados por el sensor
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BMA180. Con tal propósito en un microcontrolador
ATmega16 se han desarrollado tres algoritmos, un algoritmo
de trasferencia de información entre el acelerómetro y el
microcontrolador, un algoritmo de configuración e
inicialización del acelerómetro y un algoritmo para el cálculo
de ángulo de inclinación.
A continuación se explica
brevemente cada uno de ellos.
El algoritmo desarrollado para la trasferencia de información
entre el microcontrolador ATmega16 y el acelerómetro
BMA180, consiste en cuatro subrutinas, dos están destinadas a
los detalles lógicos de bajo nivel requeridos para la trasmisión
y recepción de datos por medio del bus de comunicación SPI
del microcontrolador, mientras que las dos restantes son
rutinas de lectura y escritura para el acceso a los registros del
mapa de memoria del acelerómetro BMA180.
El algoritmo de configuración e inicialización del
acelerómetro consiste en el establecimiento de los valores de
operación del sensor BMA180 de acuerdo a la aplicación. La
subrutina inicializa el acelerómetro y lo configura para
trabajar en un rango de ±1 g con un filtro digital de 2 polos a
10 Hz. De esta forma es posible eliminar las componentes de
aceleración dinámicas que pudiesen provocar errores en la
medición del ángulo de inclinación (Típicamente, los
componentes de la aceleración causados por el movimiento
dinámico, sólo ocurren en un corto período de tiempo,
mientras que la aceleración de la gravedad es permanente).
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El módulo de control (fotografía 1-A) cuenta con una pequeña
pantalla, un teclado y alarmas auditivas como interfaz de
usuario. A demás de un sistema electrónico de medición de
longitud de cable que consta de un sistema mecánico de
enrollamiento de cable con un encoder acoplado que hace
descender o ascender el sistema escandallo-molinete
(fotografía 1-C), este mecanismo puede ser accionado de
forma manual con una manivela o en su defecto puede ser
accionado por un motor eléctrico.
El módulo de sensores (fotografía 1-B), está compuesto por un
contenedor cilíndrico a prueba de agua. Dentro de este
contenedor se encuentra una tarjeta electrónica que contiene
un conjunto de sensores, un microcontrolador, una batería y
un transceptor. Esta tarjeta electrónica (fotografía 2) se ha
rediseñado y fabricado para incluir el sistema electrónico de
medición de ángulo.
En la fotografía 2 se aprecia la disposición del acelerómetro
BMA180, así como de los sensores que se incorporan desde la
primera tarjeta electrónica diseñada (sensor de nivel por
conductividad para determinar la superficie libre del agua,
sensor magnético de contacto con el fondo para indicar
cuando el escandallo ha llegado al fondo y contador de
revoluciones por minuto del molinete).
El algoritmo desarrollado para el cálculo del ángulo de
inclinación utiliza la ecuación 8 para obtener el ángulo de
inclinación del sensor BMA180 con respecto al vector de
gravedad. Para poder implementar la ecuación 8 en el
microcontrolador fue necesaria la programación de ciertas
rutinas matemáticas como: multiplicación, división,
complemento a dos, raíz cuadrada, tangente inversa, etc.
El sistema electrónico de corrección de la vertical descrito
anteriormente fue posible desarrollarlo en una tarjeta
electrónica con el objetivo de incorporarlo a la EHI.
La EHI está compuesta de tres partes principales, el módulo
de control, el módulo de sensores y el sistema escandallo
molinete (ver fotografía 1).
Fotografía 1. Instalación de la EHI en un puente, A) módulo de
control, B) módulo de sensores, C) sistema escandallo-molinete.
Fotografía 2. Tarjeta de circuito impreso del módulo de sensores
incorporado a la EHI.
Una vez incorporado el sistema electrónico de medición de
ángulo en la estación de sensores, se realizaron pruebas en el
laboratorio de hidráulica “Enzo Levi”. La estación de sensores
se montó en una mesa de inclinación para darle diferentes
planos inclinados, y con ayuda de un medidor de ángulos tipo
aguja se compararon las mediciones de ángulo leídas en la
pantalla del módulo de control (ver fotografía 3). En cada
inclinación del plano, el ángulo se determinó con el medidor
de ángulos tipo aguja y con el sistema electrónico de medición
de ángulo, y al comparar los resultados se observaron
diferencias de tan solo ±0.1º.
Fotografía 3. Pantalla del módulo de control mostrando las
lecturas de la profundidad del molinete y el ángulo que se
compara con la lectura del medidor de aguja.
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La estación de sensores se ha programado para que una vez
que el molinete se encuentre dentro del agua, el ángulo de
desviación sea calculado y enviado inalámbricamente al
módulo de control cada 500 milisegundos.
El módulo de control se ha programado para calcular la
corrección de posición por desviación de la vertical por medio
del siguiente algoritmo (ver Ilustración 8).
1. Al iniciar la medición de la dovela, el módulo de control
inicia el sistema electrónico de medición de longitud de cable.
2. Cuando el molinete toca la superficie del agua, el módulo
de control almacena la lectura de longitud AE’ y el ángulo θ’
y reinicia el contador de longitud a cero.
3. El molinete se desciende hasta tocar el fondo. En ese
instante, el módulo de control almacena la lectura de longitud
EF y el ángulo θ.
4. El factor de corrección k es calculado por el módulo de
control a través de la ecuación 4.
5. La longitud corregida BC es calculada por el módulo de
control por medio de las siguientes ecuaciones.
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La ecuación 10 se determina a partir de relaciones
trigonométricas y es válida incluso cuando se tiene un ángulo
de desviación θ’ (ver ilustración 8) al tocar el molinete la
superficie libre del agua. Cuando θ’ es igual a cero se obtiene
la ecuación 2.
El módulo de control ha programado para mostrar en su
pantalla el ángulo de desviación y la posición corregida del
molinete cada 600 milisegundos.
Las pruebas de validación del sistema electrónico de
corrección por desviación de la vertical se realizaron en un
canal con sección trapezoidal aguas debajo de la estación
hidrométrica "Las Estacas" la cual se localiza en el municipio
de Tlaltizapan, Morelos, como estructura para aforo se empleó
un puente ubicado en el cadenamiento 0+105. La sección se
trabajó con 8 dovelas donde se realizaron mediciones de
tirante y velocidad al 60 por ciento de la profundidad. El
máximo ángulo de desviación encontrado durante el aforo fue
de 12 grados, utilizando un escandallo de 7 Kg (ver fotografía
4), con una velocidad máxima de 1.12 m/s y un tirante
máximo de 1.53 m.
(10)
(11)
(12)
6. Al desplazar el molinete hacia arriba para posicionarlo en
las profundidades de medición de velocidad, la posición del
molinete es corregida automáticamente cada 600 milisegundos
tomando la lectura de longitud EF y el ángulo θ de la posición
actual y ejecutando los pasos 4 y 5.
Fotografía 4. Aforo realizado en un canal trapezoidal con la EHI
utilizando el sistema electrónico de corrección por desviación de la
vertical.
Para comparar los resultados obtenidos con la EHI se realizó
un aforo en el mismo sitio con un perfilador acústico ADCP
(Acoustic Doppler Current Profiler) tipo “River Surveyor
MG” (firmware 3.00, marca Sontek/ysi,USA) en modo
dinámico, con rastreó de fondo (“Botton Tracking”).
En la Tabla 2 se presentan los resultados obtenidos por ambos
dispositivos en el mismo canal trapezoidal.
Ilustración 8. Corrección de posición del molinete por desviación
de la vertical.
El error porcentual del gasto medido con la EHI con respecto
al gasto obtenido con el ADCP es del 6.21%.
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Tabla 2.Resultados comparativos entre el aforo realizado con el
ADCP y la EHI utilizando el sistema electrónico de corrección por
desviación de la vertical.
Canal de las Estacas
ADCP
EHI
Tirante máximo (m)
1.51
1.53
Velocidad maxima (m/s)
1.006
1.12
Gasto Promedio (L/s)
5.43
5.79
En la ilustración 9 se presenta una comparación entre la
batimetría obtenida con la EHI (línea roja) y con el ADCP
(línea azul). Puede observarse claramente la similitud entre las
gráficas a pesar que el canal presentaba azolve.
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comparación con aforos donde no se realice la corrección y
aforos con el ADCP.
El desarrollo de tecnología requiere de tiempo y de varias
pruebas para hacerla llegar a la etapa final, buscando siempre
perfeccionar el sistema.
Referencias
PONCE, JUAN CARLOS HERRA. Instructivo para aforo
con molinete. Segunda edición. Jiutepec, México: Instituto
Mexicano de Tecnología del Agua, 1999, 59pp.
WORLD METEOROLOGICAL ORGANIZATION (WMO).
Manual on stream gauging, Volumen 1. Ginebra, Suiza, 2010,
252 pp.
TUCK, KIMBERLY L. Accelerometer Systems and
Applications Engineering. AN3461, Tempe, Arizona:
Freescale Semiconductor, 2007, 8pp.
ÁLVAREZ, RICARDO ANDRÉS., CRUZ, MARIA DEL
CARMEN y MALDONADO, JOSÉ DAVID. Estación
Hidrométrica Iitinerante. Memorias del XXII Congreso
Nacional de Hidráulica Acapulco, Guerrero, México,
noviembre 2012, 8pp.
ISO. Measurement of liquid flow in open channels - Velocityarea methods. IS0 748, Tercera edición, 1997, 48 pp.
Ilustración 9. Comparación entre la batimetría obtenida con el
ADCP y con la EHI.
Conclusiones
El sistema electrónico de corrección por desviación de la
vertical fue sometido a pruebas de laboratorio y de campo, las
cuales resultaron satisfactorias. Cumpliendo con el objetivo de
facilitar las maniobras de operación y obtener mediciones de
mejor calidad.
Se obtuvieron buenos resultados en la medición del tirante,
aplicando los métodos de la norma ISO 748 en el sistema
electrónico de corrección por desviación de la vertical,
encontrado una diferencia de tan solo 2 cm entre los tirantes
máximos determinados con la EHI y el ADCP.
La posición del molinete inmerso en el flujo, es crucial para la
determinación de la velocidad, por ello para mejorar el
desempeño de la Estación Hidrométrica Itinerante que emplea
el método de puntos reducidos (20-60-80%, 20-80% y 60% de
la profundidad), se incorporó un sistema electrónico que
permite con facilidad efectuar las correcciones en la longitud
del cable de suspensión para asegurar el posicionamiento del
molinete en la profundidad que indica el método de aforo.
El ángulo de desviación de la vertical del cable no es
constante y depende de la velocidad del flujo, la cual varía
dentro del área hidráulica de la conducción; por lo que la
medición continua del ángulo de desviación que efectúa el
sistema electrónico desarrollado, proporciona una corrección
en tiempo real del posicionamiento del molinete, requerido
por el método de aforo utilizado.
Un objetivo para futuras investigaciones sería verificar la
aplicabilidad y limitaciones en una corriente de mayor
profundidad y velocidad con diversos pesos de escandallos
para producir diferentes ángulos de arrastre y realizar una
ISO. Measurement of liquid flow in open channels Determination of the wetline correction. ISO/TR 9209,
Primera edición, 1989, 12 pp.
ISO. Liquid flow measurement in open channels -- Direct
depth sounding and suspension equipment. ISO 3454, Primera
edición, 1975, 20 pp.