limnígrafos_bandas limnigraficas

7/16/2019 Limnígrafos_Bandas Limnigraficas

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Limnígrafos –Bandas Limnigráficas

INTRODUCCION

En el presente informe se desea desarrollar el tema de la hidrometríabásicamente con limnímetros, la hidrometría provee datosrelacionados con la distribución espacial y temporal del agua sobre latierra.

Esta información es importante porque se requiere en los procesosde planeamiento y manejo de los recursos hídricos, para los cuales esindispensable conocer las variaciones de cada una de las corrientes ycuerpos de agua.

Otra importancia de las mediciones es que todos los estudioshidrológicos se basan en estas mediciones, las variaciones de losparámetros hidrológicos son grandes y de allí la necesidad de realizarmediciones con más frecuencia y en muchas estaciones.

Para las mediciones el nivel de agua se utilizan dos tipos deinstrumentos: los de lectura directa como lo son la mira hidrométricao limnímetro, el limnicontacto y el maximetro, y los registradores quese conocen bajo el nombre de limnigrafos. Para la medición de lasvelocidades de las corrientes se emplean los correntometros omolinetes que pueden ser de eje vertical u horizontal: en ciertoscasos se usan flotadores y trazadores como sales, colorantes yradioisótopos entre otros.




OBJETIVOS

• Conocer los conceptos básicos, tipos, funciones yutilización de los limnigrafos en su aplicación almanejo de recursos hídricos.

• Conocer la importancia de la medida de los caudalesmediante limnigrafos como instrumento.

• Conocer los temas derivados de limnigrafos como:bandas limnigráficas, limnigramas, etc.

MARCO TEORICO

-MEDIDA DE LA ESCORRENTÍA

Los datos hidrométricos deben ser fiables y continuos; para ello serequiere de un periódico y sistemático contraste y mantenimiento delas estaciones, y un diseño previo de la red de observación que debeser lo suficientemente densa como para no permitir la pérdida de

información básica pero no tanto como para representar un excesivocoste, mayor complejidad de mantenimiento y la obtención de datosno realmente representativos. Un aspecto interesante a destacar esque, dado precisamente el carácter estocástico del proceso, serequieren series temporales de larga duración para realizarinterpretaciones del funcionamiento del sistema poco influenciadaspor situaciones anecdóticas y poco representativas, y también,curiosamente, para poder interpretar y enmarcar adecuadamente,este tipo de situaciones. Por esta razón, el mantenimiento eficientede la red debe establecerse como norma, y debe estar sujeta a un

proceso continuo de optimización.




-MEDIDA DEL NIVEL DE AGUA

A manera de introducción:

Algunas veces una sola medición de la profundidad máxima delcaudal basta para calcular el caudal máximo. Si hace falta unhidrograma, es decir, una gráfica del caudal en función del tiempo, esnecesario un registro constante de los cambios del nivel del agua.Durante décadas el método común era un flotador cuyo ascenso y descenso en una poza de amortiguación registraba en un diagramamovido por un aparato de relojería. Esos registradores eran flexiblesen el sentido de que se podía utilizar un engranaje que permitíaabarcar variaciones de nivel grandes o pequeñas y la relación tiempo-velocidad de los diagramas podía también variar por medio delengranaje en el aparato de relojería. La desventaja era la sensibilidada errores accidentales y a un mal funcionamiento; para indicar, por ejemplo, algunos de ellos, la cañería de la poza de amortiguación se

bloqueaba, los insectos anidaban en la caja del registrador, lahumedad o la aridez provocaban el desborde o la sequedad de latinta del registrador, el diagrama podía estirarse o contraerse, el relojse para, el observador no puede llegar al lugar para cambiar eldiagrama, y muchos otros problemas. Las inspecciones diarias no sonsiempre posibles en lugares remotos o de difícil acceso. Además delas dificultades de obtener datos correctos, el análisis y lacomputación de los diagramas son laboriosos.

Afortunadamente la tecnología moderna ha mejoradoconsiderablemente en lo que hace a la recopilación y el

procesamiento de datos. Por ejemplo, los detectores no flotantes delnivel se pueden basar en la resistencia/capacidad eléctrica o en la

presión sobre un bulbo herméticamente cerrado o en la descarga deburbujas de aire o en transductores acústicos. Los más comúnmenteutilizados hoy son el transductor de presión en el que se captaeléctricamente la desviación de una membrana. Estos detectores se

pueden conectar con ordenadores, relojes automáticos y almacenamiento de memoria para lograr cualquier tipo y frecuenciarequeridos de registro y traspasar los datos almacenados a unordenador para efectuar un análisis rápido.




• Fuente:fing.uncu.edu.ar/catedras/civil/hidrologia_i/archivos/hidrologia_i/HIDROLOGIA_I_U8.PDF

La medida del nivel de agua interesa por la relación que guarda conel caudal que lleva el río. Los instrumentos que se emplean son loslimnímetros y los limnígrafos.

Los limnímetros están destinados a la observación directa del nivel deagua de los ríos. Un limnímetro es, en esencia, una escala graduadaque se coloca normalmente adosada a la pared del cauce, si lahubiere, como es el caso de un puente, por ejemplo, o en el cajero dela estación de aforos, si está construida. Con objeto de evitar erroresen la lectura que pudieran ser producidos por los agentesatmosféricos o por la propia corriente de agua, los limnímetros sesuelen colocar en el interior de pozos unidos al cauce por medio detuberías, lo que requiere un trabajo continuo de mantenimiento paraevitar los arrastres sólidos de la corriente puedan embozar o taponardichas tuberías.

Figura1.- Limnigrafos

Los más usados son escalas graduadas hechasde diversos materiales: madera, hierro,plástico, cerámica, etc. Los más comunes sonlos de madera. Se colocan normalmente en laorilla de los ríos, de tal manera que el cero dela escala coincida con el fondo del cauce. En




ocasiones, cuando se quiere estabilizar el cauce del tramo del ríoescogido para realizar los aforos, se cubre éste con una capa deconcreto y en una de las paredes se marca la escala limnimétrica.

También se puede utilizar el limnímetro por secciones, que consisteen montar secciones cortas de tal forma que una de ellas siempre

quede accesible

Figura 2.-Liminigrafomodelo Alpha deSeba

Los limnígrafos son aparatos que registran continuamente lasvariaciones del nivel del agua, que permiten obtener medidascontinuas de la variación de la altura del agua y, por tanto, del

caudal.

Si bien los limnimetros son sencillos y poco costosos deben leerse conbastante frecuencia para lograr una buena definición del hidrograma(en especial en aquellos ríos que experimentan significativasvariaciones de caudal a lo largo del día, caso característico de losregimenes niveles), lo cual resulta bastante difícil teniendo en cuentala casi imposibilidad de efectuar lecturas en forma casi permanente.Debido a estos inconvenientes, se recurre en toda estación de aforos,a la instalación de aparatos registradores continuos del nivel delagua, que reciben el nombre de limnigrafos.

Los limnigrafos registradores son diseñados para dibujar sobre unafaja de papel milimetrado arrollada en un tambor cilíndrico giratorio,los puntos definidos por las dos variables intervinientes. El tiempo,mediante el giro del tambor producido por un dispositivo de relojeríay la altura de escala, materializada con movimientos cuyo par motorlo constituyen oscilaciones del nivel del rio. El registro continuo así obtenido el nombre de limnigrama.




Figura 3.- Elementos principales de un limnígrafo mecánico.

Limnigrafos de banda: Existen: Limnigrafos de bandaperforada, en los que en lugar de efectuar un trazo continuo, se

acopla un dispositivo perforador de bandas de manera que aintervalos regulares de tiempo (normalmente entre 1 y 6 horas), labanda es perforada con indicación de la altura en ese instante.

Entre los mecanismos de registro grafico utilizados para limnigrafosde flotador o de manómetro se distinguen los de tambor o los debanda. Los limnigrafos de tambor tienen una duración de registrolimitada por el tamaño del tambor y se fabrican habitualmente parauna duración de 1 a 30 días. Los limnigrafos de banda tienen unacuerda o batería de larga duración mayor a 990 días y no exigen,dentro de este plazo, una fecha fija de inspección y cambio de papel

en cada inspección se recorta la parte registrada de la banda quetransita de una bobina de alimentación a otra de recepción.

En los limnígrafos de banda el avance del papel es generalmente delorden de 2mm por hora, y la altura útil de registro de 250 mm, peromuchos modelos de estos últimos contemplan la posibilidad deavance y la escala de medición por intercambio de engranajes ypoleas, tanto los limnigrafos de tambor como los de banda suelencontar con un recurso que extiende indefinidamente el rango deniveles que el instrumento puede registrar y que se conoce con el

nombre de inversión, consiste básicamente en que el registro no sedetiene cuando esta ha llegado al máximo de la escala, sino quecontinua registrando en sentido inverso.

En la actualidad se tiende a la instalación de estaciones de aforo queenvíen a distancia (generalmente mediante enlace UHF, microondas ovía satélite) y en forma regular, señales correspondientes a la alturadel agua, las que son recibidas en una central computarizada, quearchive los registros, previo traducirlos directamente a caudales,mediante la correspondiente tabla de gastos de la estación.Es decir, se obtiene una curva h = f (t), que se denomina limnigrama,

que no es más que el registro sobre un papel adosado a un tamborgiratorio de una plumilla solidaria con un mecanismo sensible a lasvariaciones de nivel.




Figura 4.-Ejemplo de limnigrama

Son dos los sistemas fundamentales de funcionamiento de estosaparatos:

• Los aforos continuos permiten conocer las variaciones decaudal con el tiempo. Es más sencillo medir una variable que serelacione con el caudal, como es la altura de la lámina de agua.Se mide mediante: Escala limnimétrica o limnímetro, limnígrafo,sensores de presión.

• Los aforos directos consisten en determinar el caudal de uncurso en un momento dado. Hay de dos tipos: basados en lavelocidad del agua (flotador y molinete) y aforos químicos(caudal constante, inyección instantánea).

TIPOS DE LIMNÍGRAFOS

Los principales tipos de limnígrafos son los de flotador y losneumáticos o de presión.

-Limnígrafos de flotador consisten básicamente en un flotador quesube o baja según las oscilaciones del nivel del agua y que por mediode un contrapeso y una polea mueve un lápiz o una plumilla de tintaque marca las variaciones en el limnigrama.

Figura 5.-Limnigrafos de flotador

Los aparatos constan de un tambor o sistema de rodillos acoplados aun mecanismo de relojería, un flotador con contrapeso y una cajainstrumental que protege a las partes más delicadas contra lahumedad y el polvo. En el tambor o sistema de rodillos va colocadauna gráfica en la que queda registrada la variación del nivel del agua,




el movimiento del flotador, colocado sobre la superficie del agua,mueve una pluma a lo largo de la gráfica, y cuando llega al borde,invierte su dirección y continúa el registro en sentido contrario o bienpuede seguir atravesando el límite superior de la gráfica y empezarde nuevo por el límite inferior cuando el mecanismo de relojería es el

que acciona la pluma y el movimiento del flotador acciona el tambor.

Un aparato registrador tipo flotador requiere de un pozo amortiguadorque sirve para proteger el flotador y los cables de contrapeso de losresiduos flotantes y de las olas superficiales de la corriente

Figura 4.- Limnígrafo de flotador y pozo amortiguador.

En el caso de los limnígrafos de presión, las fluctuaciones del nivel delagua ejercen variaciones de presión sobre diversos mecanismosinstalados en el fondo del cauce, según el modelo del aparato, esasvariaciones son transmitidas a un manómetro comunicado con eltambor del limnígrafo en el que se registran gráficamente.Este tipo de aparatos no requieren pozo amortiguador y se empleanen ríos con orillas muy tendidas




Figura 5.-Limnigrafo de Presión

-Limnígrafos neumáticos el lápiz se mueve por la presión o cargade agua sobre un sensor de presión que se coloca en el fondo del río,

comunicando con el detector de presiones por un tubo de pequeñodiámetro, flexible y resistente.Sin duda, los limnígrafos de mayor interés son los de presión,equipados con un transductor de presiones y sistema dealmacenamiento de datos en un data logger, o bien la trasmisión dedatos en tiempo real mediante un equipo emisor. El elevado coste deeste sistema hace que los limnígrafos de flotador sigan siendo muyutilizados.

Para una sección dada, existe una relación entre el caudal y la altura

de la lámina de agua,Q = f (h), que se denomina curva de gastos. La curva de gastos sedetermina experimentalmente por medidas repetidas de caudales yalturas en diversas condiciones. A partir de ella, basta con medir laaltura para determinar el caudal, o lo que es lo mismo, basta condeterminar la variación de la altura del agua con el tiempo, paraobtener la variación de los caudales con el tiempo.




Normalmente, la curva de gastos se obtiene mediante el dibujo deuna curva suave que se ajuste lo mejor posible a los puntos obtenidospor los pares de valores (HI, k.o.), pero también se puede hacer unajuste estadístico para obtener la ecuación de la curva quenormalmente es una parábola de segundo grado, del tipo:

Q = ah2 + BH +c

En la que los parámetros a, b y c se obtienen por ajuste de mínimoscuadrados.Otros ajustes de la curva pueden ser a leyes exponenciales del tipo h= h0·Qa o potenciales de la forma Q = (h - h0) A, que tienen laventaja de que representadas, en papel semilogarítmico la primera odoble logarítmico la segunda, la curva de gastos tiene la forma deuna recta.

En los limnígrafos convencionales, la escala de tiempo es variable enfunción del mecanismo empleado pero normalmente la duración esde una semana, quince días o un mes.La curva del limnigrama, por sí misma, no da información cuantitativasobre la variación de caudales si no se coteja con la curva de gastos.La curva resultante Q = f (t) que representa la variación de loscaudales con el tiempo se denomina hidrograma.




Figura 7.- Estructura de un Limnígrafo

-Limnigrafos de burbujas: es un perfeccionamiento del modeloanterior, permitiéndose con ellos llegar a sensibilidades comparablescon los limnigrafos de flotador. Un limnigrafo d burbujas mide el niveldel agua bombeando en forma continua una corriente de gas(usualmente dióxido de carbono). La presión requerida para empujarcontinuamente dicho flujo de gas desde el lecho del cauce, es unamedida de la profundidad de la agua por encima de la boquilla queexpulsa la corriente de burbujas. Esta presión se mide utilizando enmanómetro situado en la casilla de medición.

Como inconvenientes a este tipo de limnigrafo pueden citarse lanecesidad de recambio periódico del cilindro de gas comprimidorequerido para mantener la presión que alimenta el pequeño caudalde burbujas, y por otra parte, su escasa capacidad para registraroscilaciones muy rápidas en el calado del río.

CONCLUSIONES

• Los limnigrafos son instrumentos de medición los cuales puedenutilizarse de manera sencilla por su funcionamiento.

• Con el pasar del tiempo y las necesidades de diferentes áreasgeográficas los limnigrafos han evolucionado, existiendo ahorade diferentes tipos: digitales, mecánicos.

• Es importante el uso de los limnigrafos porque permite tener losdatos registrados para luego poder elaborar lo limnigramas queson fundamentales paras los estudios del manejo de cuencas.

BIBLIOGRAFIA




• www.unesco.org.uy/phi/libros/VIJornadas/A3.pdf

• www.agua.uji.es/pdf/leccion RH0 5 .pdf

• www.dga.cl/otros/documentos/informe2005 .pdf

• fing.uncu.edu.ar/catedras/civil/hidrologia_i/archivos/hidrologia_i/HIDROLOGIA_I_U8.PDF

• www.igme.es/internet/actividadesIGME/lineas/HidroyCA/publica/libros2_TH/lib106/pdf/lib106/in_3d .pdf

• Hidrologia en la Ingenieria- German Monsalve Saenz

A continuación presento un anexo a mi parecer interesante, en el cualse detalla el funcionamiento particular de algunos modelos delimnigrafos, su funcionamiento especifico mantenimiento einstalación y

ANEXO: ARCHIVO DEL INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA YESTUDIOS AMBIENTALES- IDEAM ANEXO 6

http://www.unesco.org.uy/phi/libros/VIJornadas/A3.pdf

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