Sistema automatizado para la medición y monitoreo de caudales en flujos a superficie libre basado en sensores electrónicos de bajo costo

Abstract

In developing countries, the high costs of instrumentation and devices for measuring and monitoring discharge in free-surface flows negatively affect water-resources management. In Mexico, discharge information is sparse and database updates are often delayed. Yet timely and reliable hydrologic information is essential for effective planning and management. In response to these gaps, this research proposes the development of a low-cost system to measure discharge in free-surface flows using affordable sensors. The data will be transmitted via an efficient communication protocol to a database and then to a website that enables real-time acquisition and visualization for decision-making with reliable results. Sensor measurements will undergo laboratory calibration, which includes determining discharge in free-surface flows using traditional methods to generate discharge–stage calibration curves and to develop algorithms capable of computing discharge. The use of low-cost sensors offers a significant advantage, as it enables the deployment of an extensive hydrometric monitoring network at a more accessible cost compared to traditional, higherpriced technologies.

Para países en donde se está en proceso de desarrollo los elevados costos de instrumentación, así como de dispositivos para medir y monitorear caudales en flujos a superficie libre afecta de una forma negativa en la gestión del recurso hídrico, en México existe una baja densidad de información de caudales, así como una actualización tardía en la base de datos en donde se incorporan, sin embargo se necesita información de los recursos hídricos para una buena gestión y planificación de los mismos, debido a estas carencias es que surge el interés de generar información suficiente en calidad, cantidad y en tiempo real. Como solución, en esta investigación se propone desarrollar un sistema de medición de caudales en flujos de superficie libre en base a sensores de bajo costo, enviando dicha información mediante un protocolo de comunicación efectivo a una base de datos y esta a su vez a una página web la cual permite adquirir los datos y visualizarlos en tiempo real para su gestión siendo confiables, para esto las mediciones obtenidas con los sensores pasaran por un proceso de calibración en laboratorio el cual conlleva la obtención de caudales en flujos a superficie libre con métodos tradicionales para posteriormente generar curvas de calibración gasto – tirante y desarrollar algoritmos de programación los cuales serán capaces de obtener los caudales. La utilización de sensores de bajo costo representa una ventaja significativa, ya que permite la implementación de una extensa red de monitoreo hidrométrico a un costo más accesible, en comparación con tecnologías tradicionales más costosas.