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)