La medición de caudal en los canales de regadío es fundamental para optimizar los recursos hídricos y repartir el agua de manera eficiente. En este blog queremos enseñaros algunos de los caudalímetros que utilizamos para medir el caudal en este tipo de canales, acequias, con sus ventajas y puntos débiles.
En concreto os queremos hablar de:
- 1. Caudalímetros ultrasónicos por correlación ultrasónica
- 2. Caudalímetros ultrasónicos por tiempo de tránsito
- 3. Caudalímetros tipo radar
- 4. Caudalímetros parshall
1. Caudalímetros ultrasónicos por correlación ultrasónica: Caudalímetro Nivuflow 750
Este es uno de nuestros caudalímetros favoritos, por su exactitud, fiabilidad y facilidad de instalación.
¿Cómo funcionan los caudalímetros de correlación ultrasónica?
La fórmula que utilizan estos caudalímetros es la siguiente: Q = v (media) • A (donde Q= caudal; v= velocidad ; A=área mojada)
El método de medición de la velocidad de caudal está basado en el principio de reflexión ultrasónica. Uno de los métodos más nuevos y eficientes es el de la correlación ultrasónica de Nivus. La partículas reflectantes contenidas en el medio (minerales, burbujas de aire, suciedad, etc.) son escaneadas usando pulsos ultrasónicos transmitidos en un ángulo determinado. El eco resultante se guarda como una imagen o patrón de eco.
Se realiza un primer escaneado ultrasónico y pocos milisegundos después un segundo escaneado.
La posición de las partículas reflectantes se determina por correlación / comparando los patrones guardados. Las partículas pueden encontrarse en diferentes posiciones en ambos patrones ya que éstas se mueven con el medio. Teniendo en cuenta el ángulo del haz ultrasónico es posible convertir el desplazamiento en el tiempo de las partículas en su velocidad que equivale a la velocidad del caudal del medio. Esto permite obtener mediciones muy exactas sin necesidad de realizar calibraciones.
Nuestro sistema de medición Nivus puede utilizar hasta 9x 16 capas de velocidad (cada sensor de velocidad divide la lámina de agua en 16 capas y podemos incorporar hasta 9 sensores de velocidad). El perfil de velocidades medido puede indicarse directamente en la pantalla del caudalímetro.
Ventajas de la correlación ultrasónica de Nivus
- Sistema de medición de gran exactitud, ya que mide el perfil de velocidades.
- Medición de caudal estable y fiable.
- No requiere calibración.
- Medición de caudales dinámicos muy altos. Es capaz de medir caudales muy bajos y muy altos.
- Adecuado para canales de cualquier geometría y dimensiones.
- No se requiere de construir un canal normalizado, Parshall, Venturi, etc.
- En función de las dimensiones del canal se pueden colocar varios sensores de caudal.
- Sensores muy fáciles de instalar (en el centro del canal), no se requiere de experiencia.
Puntos débiles de la correlación ultrasónica
- Los sensores se montan en el centro del canal. Si el canal es muy grande puede ser complejo el mantenerlos (ej. limpiarlos).
- Si hay muchos depósitos en el canal, sólidos, piedras, se puede necesitar de alguna protección mecánica para proteger los sensores. Además, puede ser necesario un mayor mantenimiento en cuanto a limpieza de los sensores.
Algunas imágenes de ejemplo de instalaciones de sensores de caudal de correlación ultrasónica en canales de regadío
2. Caudalímetros ultrasónicos por tiempo de tránsito: Caudalímetro Nivuflow 650
Este es uno de los caudalímetros más utilizados en canales de regadío, sobre todo en canales grandes. Si la instalación y ajuste / puesta en marcha se hacen de forma adecuada dan una muy buena exactitud.
¿Cómo funcionan los caudalímetros ultrasónicos de tiempo de tránsito?
Estos caudalímetros también utilizan la fórmula utilizada es: Q = v (media) • A (donde v= velocidad y A=área mojada)
En este caso, la velocidad v(media) se obtiene por tiempo de tránsito. Los sensores ultrasónicos de caudal colocados en los lados del canal emiten pulsos ultrasónicos a favor de la corriente y pulsos ultrasónicos en contra de la corriente. La diferencia de tiempo entre los pulsos que van a favor y los que van en contra es proporcional a la velocidad del flujo.
Ventajas de los caudalímetros de tiempo de tránsito
- Sistema de medición de gran exactitud con una buena instalación.
- Medición de caudal estable y fiable.
- Medición de caudales dinámicos muy altos.
- Adecuado para canales de cualquier geometría y dimensiones. Especialmente interesante para canales de gran tamaño.
- En función de las dimensiones del canal se pueden colocar varios haces ultrasónicos.
- Los sensores se montan en las paredes lo que facilita su mantenimiento.
Puntos débiles del tiempo de tránsito
- Es necesaria una buena alineación de los sensores (normalmente mediante láser). Se necesita de experiencia para realizar la instalación.
- Normalmente se requiere de una calibración / ajuste una vez instalados los sensores.
- Si se necesitan varios haces ultrasónicos el precio incrementa considerablemente.
- Si habitualmente se dan niveles de agua muy bajos, donde los sensores ultrasónicos no quedan cubiertos, la tecnología del tiempo de tránsito no sería la recomendada.
Alguna imágenes de instalaciones de caudalímetros por tiempo de tránsito en canales de regadío
3. Caudalímetro tipo radar: caudalímetro Nivuflow 550
Aunque es una solución de caudal menos exacta, como su sensor no está en contacto con el agua es una solución interesante sobre todo cuando el agua va muy sucia y/o tiene muchos arrastres. En estos casos, cualquier sensor en contacto con el agua requerirá un mantenimiento intensivo.
¿Cómo funcionan los caudalímetros tipo radar?
Estos caudalímetros también utilizan la fórmula Q = v (media) • A
En este caso, para obtener la medición de la velocidad v(media) utilizan la tecnología radar doppler que mide la velocidad de la superficie.
Este método de medición se basa en la emisión de ondas electromagnéticas contra la superficie del flujo. Si dicha superficie tiene pequeñas perturbaciones (no es totalmente plana), retornará al sensor radar una frecuencia que variará en función de la velocidad. Con la diferencia entre la frecuencia emitida y la recibida obtendremos la velocidad superficial. A partir de este dato y con una serie de modelos matemáticos se establece la velocidad media del flujo.
Ventajas de los caudalímetros tipo radar
- La gran ventaja de esta tecnología es que los sensores no están en contacto con el agua.
- Virtualmente, son libres de mantenimiento.
- Ideales para medir avenidas, caudales rápidos y/o que arrastren partículas, sólidos, suciedad, etc.
Puntos débiles de los caudalímetros tipo radar en aplicaciones de regadío
- Sólo miden la velocidad superficial y a partir de este dato calculan la velocidad media. Es un método menos exacto que los anteriores.
- Es recomendable calibrarlo / ajustarlo una vez realizada la instalación.
- Si hace viento, llueve, etc. y se altera la superficie de la lámina de agua, entonces la medición se ve afectada.
- Si la velocidad es muy baja o la superficie del agua muy plana, el radar no podrá medir.
Algunas imágenes de caudalímetros tipo radar en canales de regadío
4. Caudalímetros ultrasónicos en canales Parshall, venturis, etc.
Es una de las soluciones para medir el caudal en canales de regadío más antigua (año 1920). En este caso el sensor tampoco está en contacto con el agua.
¿Cómo funcionan los caudalímetros tipo canal Parshall, venturis, canales normalizados?
Estos equipos utilizan estructuras hidráulicas (canales normalizados, Parshall, etc.) a partir de las cuales se establece una relación entre el caudal y la variación del nivel.
La fórmula utilizada es: Q = k • f(h) donde k es un factor de calibración, h es el nivel de agua y f(h) una función que relaciona el caudal con el nivel y que depende del tipo de canal utilizado.
Ventajas de los caudalímetros tipo Parshall
- Medición muy sencilla a partir de la medición de nivel.
- Bajo mantenimiento ya que el sensor no está en contacto con el agua.
Puntos débiles de los caudalímetros tipo Parshall
- Es necesario construir / instalar una estructura hidráulica normalizada.
- La rangeabilidad es limitada, si las variaciones de caudal son muy grandes la exactitud de la medida puede ser baja.
- Estas estructuras hidráulicas crean una reducción en el canal y podrían provocar la acumulación de sólidos, aunque si están bien instalados pueden tener un efecto de autolimpieza.
- Si se ensucian, se acumulan depósitos, el nivel puede variar y dar lecturas erróneas.
Imágenes ejemplo de un canal parshall
