Red telemétrica del Río Bravo. En la Cuenca del Río Bravo, está

Red telemétrica del Río Bravo.
En la Cuenca del Río Bravo, está instalada una red de estaciones telemétricas para la
adquisición de datos hidroclimatológicos en tiempo real, estas estaciones se ubican a lo largo
del río y algunos de sus principales afluentes, desde ciudad Juárez, Chih. hasta la llegada del
río Bravo al Golfo de México en la ciudad de Matamoros, Tamps.
Uno de los principales problemas que enfrentamos en la instalación de estas estaciones y sus
sensores lo es, la falta de infraestructura que nos permita monitorear de manera correcta y
segura los datos hidroclimatológicos (nivel de agua principalmente), de tal manera que a veces
la falta de esta infraestructura, o los costos de construcción de la misma hace imposible la
instrumentación de la estación hidrométrica o el embalse.
Sin embargo y debido a la importancia que se tiene de contar con los datos del nivel en tiempo
real de algunos sitios prioritarios, principalmente para la toma de decisiones en situaciones de
emergencia, es necesario la instrumentación con transmisión satelital, teniendo la necesidad de
construir las obras necesarias para ello, tal como sería, puentes de acceso, pozos
tranquilizadores, casetas de protección, etc.
En el mercado existen diferentes tipos de sensores para medir el nivel de agua, entre los más
conocidos están: los transductores de presión, codificadores angulares, sistemas de radar,
sistema burbujeo, etc., unos más costosos que otros, su selección depende principalmente de
las características físicas y condiciones hidráulicas del sitio.
Con el propósito de eficientizar la aplicación de los recursos en la instrumentación y monitoreo
del nivel de agua, principalmente en sitios de embalses donde no existen condiciones de
infraestructura para el anclaje de sensores de nivel y su operación segura, en el mes de
octubre la Dirección Técnica del OCRB en coordinación con personal de la Dirección Local de
Chihuahua, acordaron probar la operación de un sensor de nivel de agua tipo transductor de
presión, la ventaja de este sensor sobre los ya mencionados, es que su instalación es a través
de una boya, la cual puede ser instalada o anclada en el fondo del embalse, de tal manera que
“siempre” pueda tomar y transmitir los datos de nivel de la presa, no importando los volúmenes
almacenados, además si se hace necesario, este sistema de boya-sensor puede ser movido de
un punto a otro del embalse sin que se pierda la continuidad de la información.
Para probar el funcionamiento del sistema boya-sensor, se eligió la presa Luis L. León (El
Granero), la cual se ubica en la parte baja de la cuenca del río Conchos en el municipio de
Aldama, Chih., en este embalse, es de suma importancia conocer el nivel del almacenamiento
en tiempo real, ya que esta presa recibe las descargas de todos los almacenamientos
localizados en la parte alta y media del río conchos, además de las aportaciones de su propia
cuenca tributaria, he aquí la importancia del conocimiento de los niveles de este embalse para
su operación oportuna.
El sistema de monitoreo de un cuerpo de agua
a través de la boya-sensor, se debe a la
empresa Hidrological Services, empresa Australiana con representación los Estados Unidos de
América.
Descripción del sistema
Este sistema de boya-sensor, está formado propiamente de
una boya construida en material ligero (poliuretano) y
revestida de plástico resistente al agua (lámina 1) en cuyo
interior se instala un radio-transmisor provisto de una
batería de 12 volts y 2 AH (lamina 2), en la parte externa
se instala la antena y un panel solar (lámina 3), para el
anclaje del sensor de nivel, se utilizan las piezas de cobre
mostradas (lamina 2).La electrónica del sistema queda oculta
al interior de la boya, la cual se protege mediante dos
pasadores con candado (lamina 4), el sensor de nivel tipo
transductor de presión, se instala en el fondo del embalse
sujeto al ancla de concreto y va conectado a la boya a través
de un cable que lleva la señal del sensor a esta última.
Lámina 1 Boya
Lámina 2.- Conexión radio-antena
Lámina 3 Panel solar
Anclaje: previo a la instalación, se construye
el ancla de concreto con gancho de varilla o
eslabón de cadena, se utiliza como molde una
llanta de tamaño mediano (rin 14 o 15), esta
ancla nos ayudará a mantener fijo el sensor
en el fondo del embalse.
Lámina 4
Lámina 5
Instalación.- Una vez localizado el sitio más conveniente en el plano topobatimétrico (lámina 5),
se procede a la colocación de la boya-sensor en el sitio del embalse y como se puede observar,
es necesario contar con una pequeña lancha para ello y desde luego la utilización de chalecos
salvavidas para la seguridad del personal.
Lamina 6
Lamina 7
Se arman y aseguran los amarres a la pieza de cobre que nos permitirá realizar trabajos de
mantenimiento al sensor de nivel en la superficie (lamina 6) y se coloca el ancla de concreto a
cable de acero inoxidable (lamina 4) en cual va protegido dentro de una camisa de hule que
impide que entre en contacto con el agua para mayor duración, este cable es el que mantendrá
a la boya en su sitio de operación.
Se conecta la antena al transmisor y se activa la energía que mantendrá al sistema en
funcionamiento durante la operación (lamina 12), cabe señalar que este sistema puede
funcionar hasta por más de 5 años de operación continua, sin necesidad de cambiar la batería
durante este lapso.
Lámina 8
Lámina 9
Una vez realizadas todas las conexiones y anclajes, se procede a colocar la boya-sensor en el
sitio seleccionado del embalse, para ello se requiere el apoyo de al menos 4 personas para el
traslado del sistema a su sitio de operación, (lamina 9, 10, 11, 12, 13, 14)
Lámina 10
Lámina 11
E. automática
Boya
Lámina 12
Lámina 13
Instrumentación
La estación telemétrica que recibe los
datos de nivel de la boya (lamina 12), se
ubica sobre la cortina de la presa Luis L.
León (El Granero), aproximadamente a
unos 800 m. de distancia del sitio donde
colocó la boya en el embalse.
La operación del sistema Estación-Boya, es
como sigue: La boya transmite a través de
señal de radio UHF los datos de nivel del
embalse a un receptor que se localiza en la
caja nema de la estación telemétrica, de
ahí se almacenan estos datos en el buffer
del datalogger de la estación para
posteriormente ser transmitidos vía
satélite de manera horaria al centro
receptor de datos localizado en las oficinas
del Organismo de Cuenca Río Bravo en
Monterrey, N.L., así mismo estos datos se
pueden ver a través de Internet.
Lamina 12
Resultados del funcionamiento
Como se podrá observar en las 2 siguientes graficas, desde la instalación del sistema en el mes
de octubre de 2009, los datos de nivel transmitidos por el sensor de nivel de la boya, han sido
constantes y acordes al comportamiento del sensor de nivel propio de la estación telemétrica
(esté está conectado de manera directa al datalogger).
Grafica de datos de nivel de la boya
Grafica de datos de nivel del sensor testigo
Conclusiones:
 Habiendo comprobado el funcionamiento del sistema boya-sensor para el monitoreo del
nivel de la presa presa Luis L. León (El Granero), podemos concluir de acuerdo con los
datos transmitidos por la estación automática y recibidos en el centro de recepción de
datos en Monterrey, N.L., que el funcionamiento de este sistema ha sido acorde con la
variación de los niveles del embalse desde la instalación del sistema en octubre de
2009 hasta el presente mes de febrero de 2010.
Las ventajas de la medición de nivel de agua a través del sistema boya-sensor.
 No requiere la construcción de infraestructura costosa para su instrumentación,
únicamente es necesario la colocación de una línea flotante de protección en los sitios
donde se acostumbra el uso de motos acuáticas u lanchas rápidas.
 La instalación es muy sencilla y rápida, si se cuenta con una lancha para su colocación.
 Se puede monitorear prácticamente cualquier nivel de la presa o embalse, con solo
mover la boya al sitio deseado.
 El sistema requiere un mínimo de mantenimiento, la duración de la batería es de más
de 5 años de operación continua.
Desventajas:
La boya puede estar sujeta al vandalismo si no se cuenta con vigilancia en el sitio.
Contar con lancha para su instalación y mantenimiento.
Dirección Técnica - Organismo de Cuenca Río Bravo.
Datos técnicos del sistema de Boya.
El colector de datos inalámbrico WDC100 de Hydrological Services se ha diseñado usando la
tecnología de montaje superficial lo cual proporciona un muy bajo consumo de energía por
transmisión inalámbrica SDI-12 y 4-20 mA y SDI-12 receptor que se puede utilizar en los
ambientes mas duros por largos periodos.
El propósito primario del colector de datos inalámbrico
es medir periódicamente diversas señales en los lugares
más remotos incluyendo un transmisor de 4 -20 mA,
hasta 9 X SDI-12 variables de Datos y un contacto
digital cerrado (Precipitación o entrada de medidor de
flujo) y transmitir los datos a una locación remota y
tener los datos disponibles vía interfase SDI-12 a un
datalogger. Un receptor central puede colectar los datos
de hasta 8 transmisores separados, cada uno con un
mismo consumo de energía (típicamente 200 uA
mientras se encuentra dormido) Lo cual lo hace ideal
para lugares remotos donde es importante la vida de la
batería. El receptor también tiene una pantalla LCD +
las teclas para mostrar los datos y los parámetros de
configuración.
Especificaciones
Entrada 4-20 mA del
Transmisor
Entradas del transmisor
Entrada del Receptor
Indicadores
Controles
Conexiones
Radio Frecuencia
Poder de Transmisión
Rango
Dimensiones
Resolución de16 bit : 8 muestras durante 1 s.
1 x 4-20mA : 1 x Entrada Digital : 9 x SDI-12 entradas
Volumen Calculado para 4-20mA Nivel de Agua
1 x 4-20mA: 1 x Entrada Digital: Voltaje de Batería:
Volumen Calculado para 4-20mA Nivel de Agua
WDC100 Transmisor – LED Indicador de estado
WDC100 Receptor – 128 x 64 Grafico LCD
WDC100 receptor – 4 x Pushbuttons
Terminales sin tornillos
916.5 a 923.5MHz (1MHz por paso)
10mW
1km (0.62 millas) línea de vista
125mm x 80mm x 57mm (L x W x D)