Un correntímetro es un dispositivo oceanográfico para la medición del flujo por medios mecánicos, basculantes, acústicos o eléctricos.
En física , se distinguen diferentes marcos de referencia dependiendo de dónde se encuentre el observador ; estos son los conceptos básicos para la especificación lagrangiana y euleriana del campo de flujo en dinámica de fluidos : el observador puede estar en el marco móvil (como en un vagabundo lagrangiano ). o en un marco de reposo .
Los molinetes mecánicos se basan principalmente en el recuento de revoluciones de una hélice y, por tanto, son molinetes de rotor. Un descubrimiento de mediados del siglo XX es el correntímetro Ekman , que deja caer bolas en un recipiente para contar el número de rotaciones. El radiocorrentímetro de Roberts es un dispositivo montado en una boya amarrada y transmite sus resultados por radio a un barco de servicio. Los molinetes Savonius giran alrededor de un eje vertical para minimizar el error introducido por el movimiento vertical. [1]
Hay dos tipos básicos de molinetes acústicos: Doppler y Tiempo de Viaje. Ambos métodos utilizan un transductor cerámico para emitir un sonido al agua.
Los instrumentos Doppler son más comunes. Un instrumento de este tipo es el perfilador de corriente Doppler acústico (ADCP), que mide las velocidades de las corrientes de agua en un rango de profundidad utilizando el efecto Doppler de las ondas sonoras dispersadas por las partículas dentro de la columna de agua. Los ADCP utilizan el tiempo de viaje del sonido para determinar la posición de las partículas en movimiento. Los dispositivos de un solo punto utilizan nuevamente el desplazamiento Doppler, pero ignorando los tiempos de viaje. Un sensor de corriente Doppler (DCS) de un solo punto tiene un rango de velocidad típico de 0 a 300 cm/s. Los dispositivos suelen estar equipados con sensores opcionales adicionales.
Los instrumentos de tiempo de viaje determinan la velocidad del agua mediante al menos dos señales acústicas, una río arriba y otra río abajo. Midiendo con precisión el tiempo de viaje desde el emisor al receptor, en ambas direcciones, se puede determinar la velocidad promedio del agua entre los dos puntos. Mediante el uso de múltiples caminos, la velocidad del agua se puede determinar en tres dimensiones.
Los medidores de tiempo de viaje son generalmente más precisos que los medidores Doppler, pero solo registran la velocidad entre los transductores. Los medidores Doppler tienen la ventaja de que pueden determinar la velocidad del agua en un rango considerable y, en el caso de un ADCP, en múltiples rangos.
Este novedoso enfoque se emplea, por ejemplo, en el Estrecho de Florida , donde se utiliza la inducción electromagnética en un cable telefónico sumergido para estimar el flujo a través de la puerta de enlace [2] y la configuración completa puede verse como un enorme medidor de corriente. La física detrás: las partículas cargadas (los iones del agua de mar) se mueven con las corrientes oceánicas en el campo magnético de la Tierra, que es perpendicular al movimiento. Utilizando la ley de inducción de Faraday (la tercera de las ecuaciones de Maxwell ), es posible evaluar la variabilidad del flujo horizontal promediado midiendo las corrientes eléctricas inducidas. El método tiene un efecto de ponderación vertical menor debido a pequeños cambios de conductividad a diferentes profundidades. [3]
Los molinetes basculantes funcionan según el principio de arrastre-inclinación y están diseñados para flotar o hundirse según el tipo. Un correntímetro de inclinación flotante normalmente consiste en una carcasa flotante subterránea que está anclada al fondo del mar con una línea o correa flexible. Una corriente de inclinación descendente es similar, pero la carcasa está diseñada de manera que el medidor cuelgue del punto de fijación. En cualquier caso, la carcasa se inclina en función de su forma, flotabilidad (negativa o positiva) y velocidad del agua. Una vez que se conocen las características de una carcasa, la velocidad se puede determinar midiendo el ángulo de la carcasa y la dirección de inclinación. [4] La carcasa contiene un registrador de datos que registra la orientación (ángulo desde la vertical y rumbo de la brújula) del medidor de corriente inclinable. Los medidores de corriente de inclinación flotantes generalmente se implementan en el fondo con un ancla de plomo o de concreto, pero se pueden implementar en trampas para langostas u otras anclas convenientes que se presenten. [5] Los correntímetros de inclinación de hundimiento pueden fijarse a un amarre oceanográfico , a un muelle flotante o a una jaula para peces. Los molinetes inclinables tienen la ventaja sobre otros métodos de medir corriente de que generalmente son instrumentos de costo relativamente bajo y el diseño y operación son relativamente simples. [6] El bajo costo del instrumento puede permitir a los investigadores utilizar los medidores en mayor número (aumentando así la densidad espacial) y/o en lugares donde existe riesgo de pérdida del instrumento. [7]
Los molinetes suelen desplegarse dentro de un amarre oceanográfico que consta de un peso de ancla en el suelo, una línea de amarre con el o los instrumentos conectados a ella y un dispositivo flotante para mantener la línea de amarre más o menos vertical. Como una cometa en el viento, la forma real de la línea de amarre no será completamente recta, sino que seguirá una llamada (media) catenaria . Bajo la influencia de las corrientes de agua (y del viento , si la boya superior está por encima de la superficie del mar), se puede determinar la forma de la línea de amarre y con ello la profundidad real de los instrumentos. [8] [9] Si las corrientes son fuertes (superiores a 0,1 m/s ) y las líneas de amarre son largas (más de 1 km ), la posición del instrumento puede variar hasta 50 m .