LIMNIMETRIA : Sensores de limnímetro

Los sensores de nivel pueden clasificarse en 2 categorías:

sensores de nivel de agua, o sondas de nivel, con contacto y los que no tienen contacto con el agua.

Desde los medidores de nivel de agua hasta elradar los medidores de nivel de agua tienen una gran variedad de sensores.

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Sensores de nivel, o sondas de nivel, con contacto :

La lectura directa o indirecta, la medición del tiempo de recorrido, la medición de la presión, son los métodos de medición de nivel con contacto.

- La lectura directa se realiza en escalas limnimétricas. Se trata de placas metálicas esmaltadas y graduadas en centímetros que se colocan en vertical o en plano sobre un terreno inclinado. La determinación del nivel de agua la realiza un observador en lectura directa. La inversión es muy baja, la instalación suele requerir obra civil, el mantenimiento se limita a la limpieza periódica de las balanzas. Su durabilidad depende de los golpes a los que se someten. El coste de funcionamiento es elevado si el observador es permanente. La precisión de la medición es aleatoria y está sujeta a errores humanos. Históricamente implantadas en los ríos, las balanzas son a menudo el único medio de medición y siempre la referencia histórica de las clasificaciones.

- La medida indirecta se refiere al flotador. Conectado a un trazador sobre papel graduado, es el limnígrafo hoy abandonado, por ser demasiado restrictivo en la explotación y poco seguro. Conectado a un codificador evitó los inconvenientes relacionados con el uso del papel, el lápiz óptico, la tinta, el flotador que se atasca o el cable que se desliza en la polea siguen siendo inconvenientes importantes que generan mediciones falsas y muchos desplazamientos. La inversión es importante, la instalación requiere una gran obra civil a menudo muy dañada por importantes inundaciones. La vigilancia in situ debe ser constante y conlleva importantes costes de funcionamiento. La precisión de la medición es buena, pero la durabilidad no está garantizada. La recogida de las medidas para el limnígrafo es manual, puede ser asegurada por unacentral de adquisición si se le añade un codificador.

- La medición del tiempo de recorrido es utilizada por los sensores de nivel, o sondas de nivel, con ultrasónico inmerso. Consiste en una célula piezoeléctrica fijada en el fondo de la corriente de agua y conectada por cable a unaunidad deadquisición que también está diseñada para excitar la célula. Al ser excitada, la célula emite una frecuencia que le es devuelta al llegar a la interfaz aire/agua. La central mide el tiempo que tarda la onda de frecuencia en recorrer la distancia y deduce la medición del nivel del agua. El mantenimiento consiste en limpiar la superficie de la celda cuando está cubierta de limo. La precisión es buena cuando el sensor de nivel está limpio y la temperatura del agua no varía mucho. No es fácil de instalar y requiere un cierto mantenimiento este sistema de sensor limnímetro, o sonda de nivel, conoció poco éxito.

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- La medición de la presión se realiza mediante sensores limnimétricos o sondas de nivel, conocidos como "burbuja a burbuja" o mediante sondas sumergidas. El método, del sensor limnímetro o sonda de nivel, "burbuja a burbuja" consiste en sumergir y mantener un tubo en el curso del agua. En el otro extremo, un compresor envía cíclicamente una presión a este tubo. Un sistema de adquisición de datos registra el valor de la presión necesaria para que una burbuja salga del tubo por el otro extremo. Este método requiere poca infraestructura e inversión. Sin embargo, la presencia de un compresor limita el interés de este método. En efecto, o bien el compresor es importante y requiere una fuente de alimentación, o bien es miniatura y se convierte en el punto débil mecánico del sistema. Las sondas sumergidas (sensores de presión) son cilindros metálicos sumergidos, que contienen una célula de silicio o cerámica y una electrónica en miniatura. La presión ejercida por la columna de agua por encima del sensor de nivel produce una deformación de la célula que genera una tensión proporcional a la presión ejercida y, por tanto, al nivel del agua. El cable que conecta la sonda con el sistema de adquisición lleva la señal a este sistema. Los costes de inversión e instalación son bajos. Alimentado por baja corriente y sin mantenimiento, este método es el más económico. La resolución, para este tipo de sensores limnímetros, o sondas de nivel, es del orden del milímetro, la precisión depende de la linealidad y es inversamente proporcional al fondo de escala. Sólo se ve influida por las variaciones de la temperatura del agua.

La desventaja común a todos los sensores de nivel sumergidos radica en el hecho de que, en caso de inundación, los sensores de nivel suelen resultar dañados o incluso destruidos. El uso de sensores de nivel sumergidos en hidrología puede estar justificado, pero en caso de inundaciones, el riesgo de no tener ninguna medición durante el periodo de crisis debe llevar a asociar estos sensores de nivel sumergidos con otros medios, o a sustituirlos por otros.

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Sensores de nivel sin contacto:

Hay dos maneras: ultrasonido y hiperfrecuencia(radar).

En pocas palabras, ambos utilizan la medición del tiempo de viaje. Esto significa que la célula sensible del sensor de nivelpor ultrasonidos , o la antena de microondas de la sonda de nivelpor radar , emite una frecuencia y mide el tiempo que tarda en volver a ella tras rebotar en la superficie del agua. Conociendo, en el caso de la sonda de nivel en ultrasonidos, la velocidad del sonido en el aire y en el otro caso la de la luz, la electrónica calcula la distancia que separa el sensor de nivel del agua. El sistema de adquisición que recibe esta información del sensor de nivel de agua deduce la altura del agua. Estos dos medios pueden verse dificultados por la presencia prolongada de obstáculos entre los sensores de nivel de agua, o sondas de nivel, y la superficie del agua. La medición que proporciona el sensor ultrasónicode nivel de agua está muy influida por la temperatura y la presencia de viento. La inexactitud del sensorultrasónicode nivel de agua está directamente relacionada con la distancia de aire que lo separa del agua. Esto significa que no es adecuado para medir en ríos, pero es ideal para medir en embalses. La inversión es razonable.

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La medida dada por el sensor de nivel de agua radar no está influenciado por nada y su precisión es la misma independientemente de la distancia entre el sensor y el agua. Es el medio ideal para medir los cursos de agua. La inversión es de 3 a 4 veces superior a la de un sensor de nivel de agua por ultrasonidos. En ambos casos, la instalación puede ser muy sencilla (fijada en un puente) o requerir una importante obra civil en función del lugar. En todos los casos, a excepción del sensor de nivel de agua "burbuja a burbuja" y del sensor de nivel de agua ultrasónico sumergido, es posible limitar considerablemente el trabajo de instalación haciendo que los sensores de nivel de agua, o las sondas de nivel, sean autónomos en energía y transmisión. Para ello, los sensores de nivel se alimentan con baja tensión mediante paneles solares y las señales se transmiten por radio de corto alcance al central eléctrica adquisición.