Una estación medidora de corriente , medidor de corriente o estación de medición de corriente es un lugar utilizado por hidrólogos o científicos ambientales para monitorear y probar cuerpos de agua terrestres . Generalmente se toman mediciones hidrométricas de la elevación de la superficie del nivel del agua (" etapa ") y/o la descarga volumétrica (flujo) y también se pueden realizar observaciones de la biota y la calidad del agua . La ubicación de las estaciones de medición a menudo se encuentra en mapas topográficos . Algunas estaciones de medición están altamente automatizadas y pueden incluir capacidad de telemetría transmitida a una instalación central de registro de datos .
La medición directa automatizada del caudal de un arroyo es difícil en la actualidad. Matemáticamente, medir la descarga de una corriente es estimar el caudal volumétrico , que en general es una integral de flujo y, por lo tanto, requiere muchas mediciones de velocidad de sección transversal. En lugar de la medición directa de la descarga de la corriente, se pueden usar una o más mediciones sustitutas como variables proxy para producir valores de descarga. En la mayoría de los casos, se utiliza como sustituto una medición del nivel (la elevación de la superficie del agua). Las corrientes de gradiente bajo (o de pendiente poco profunda) están muy influenciadas por las condiciones variables del canal aguas abajo. Para estos arroyos, se instalaría un segundo medidor de corriente y se calcularía la pendiente de la superficie del agua entre los medidores. Este valor se usaría junto con la medición de etapa para determinar con mayor precisión la descarga del caudal. Las mejoras en la precisión de los sensores de velocidad también han permitido el uso de la velocidad del agua como un sustituto confiable para la descarga del flujo en sitios con un área transversal estable. Estos sensores están montados permanentemente en la corriente y miden la velocidad en un lugar particular de la corriente.
En aquellos casos en los que sólo se utiliza una medición de etapa como sustituto, se debe construir una curva de calificación . Una curva de calificación es la relación funcional entre la etapa y la descarga. Se determina realizando mediciones discretas repetidas de la descarga del flujo usando un velocímetro y algunos medios para medir la geometría del canal para determinar el área de la sección transversal del canal. Los técnicos e hidrólogos responsables de determinar la curva de calificación visitan el sitio de manera rutinaria, con viajes especiales para medir los extremos hidrológicos (inundaciones y sequías), y realizan una medición de descarga siguiendo un conjunto explícito de instrucciones o procedimientos operativos estándar (POE).
Una vez que se establece la curva de clasificación, se puede utilizar junto con mediciones de etapa para determinar la descarga volumétrica del flujo. Este registro sirve luego como evaluación del volumen de agua que pasa por el medidor de corriente y es útil para muchas tareas asociadas con la hidrología.
En aquellos casos en los que se utiliza adicionalmente una medición de velocidad como sustituto, se realiza una determinación de velocidad índice . Este análisis utiliza un sensor de velocidad, a menudo magnético o acústico, para medir la velocidad del flujo en una ubicación particular en la sección transversal de la corriente. Una vez más, el técnico o el hidrólogo realizan mediciones discretas de la descarga del caudal en una variedad de etapas. Para cada determinación discreta de la descarga del caudal, la velocidad media de la sección transversal se determina dividiendo la descarga del caudal por el área de la sección transversal. Se construye una curva de clasificación, similar a la utilizada para las determinaciones de descarga por etapas, utilizando la velocidad media y la velocidad índice del medidor montado permanentemente. Se construye una curva de clasificación adicional que relaciona el nivel de la corriente con el área de la sección transversal. Utilizando estas dos clasificaciones, la etapa recopilada automáticamente produce una estimación del área de la sección transversal y la velocidad índice recopilada automáticamente produce una estimación de la velocidad media de la sección transversal . La descarga del caudal se calcula como el producto de la estimación del área de la sección transversal y la estimación de la velocidad media del caudal.
Se utiliza una variedad de estructuras hidráulicas/dispositivos primarios para mejorar la confiabilidad del uso del nivel del agua como sustituto del flujo (mejorando la precisión de la tabla de clasificación), que incluyen:
Otros equipos comúnmente utilizados en el medidor de flujo permanente incluyen:
Medidores de nivel de agua:
Las mediciones de descarga de un arroyo o canal sin un medidor de caudal establecido se pueden realizar usando un correntímetro o un perfilador de corriente Doppler acústico . Un método informal que no es aceptable para ningún propósito oficial o científico, pero que puede resultar útil es el método del flotador , en el que se observa un objeto flotante como un trozo de madera o una cáscara de naranja flotando corriente abajo. [1]
Las primeras mediciones rutinarias del caudal de los ríos en Inglaterra comenzaron en el Támesis y Lea en la década de 1880, [2] y en Escocia en el río Garry en 1913. [3] La red nacional de estaciones de medición se estableció en su forma actual a principios de la década de 1970. y consta de aproximadamente 1500 estaciones de medición de flujo complementadas con un número variable de sitios de monitoreo temporales. [2] La Agencia de Medio Ambiente es responsable de la recopilación y el análisis de datos hidrométricos en Inglaterra y de Recursos Naturales de Gales en Gales, mientras que la responsabilidad en Escocia e Irlanda del Norte recae en la Agencia Escocesa de Protección del Medio Ambiente y la Agencia de Ríos , respectivamente. [4]
En los Estados Unidos, el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) es la principal agencia federal encargada de mantener registros de los recursos naturales . Dentro del USGS, la División de Recursos Hídricos tiene la responsabilidad de monitorear los recursos hídricos.
Para establecer un medidor de corriente, el personal del USGS primero elige un sitio en una corriente donde la geometría es relativamente estable y hay una ubicación adecuada para realizar mediciones directas discretas del flujo de la corriente utilizando equipo especializado. Muchas veces esto será en un puente u otro cruce de arroyo. Luego, los técnicos instalan equipos que miden el nivel (la elevación de la superficie del agua) o, más raramente, la velocidad del flujo. Se instala equipo adicional para registrar y transmitir estas lecturas (a través del Satélite Ambiental Operacional Geoestacionario ) a la oficina del Centro de Ciencias del Agua donde se guardan los registros. El USGS tiene una oficina del Centro de Ciencias del Agua en todos los estados de los Estados Unidos. Los datos actuales del caudal de los medidores de caudal del USGS se pueden ver en forma de mapa en: [2].
En Zimbabwe , la red nacional de aforos es responsabilidad de la Autoridad Nacional del Agua de Zimbabwe. Se trata de una extensa red que cubre todos los principales ríos y cuencas del país. Sin embargo, una revisión de los medidores existentes generó serias preocupaciones sobre la confiabilidad de los datos de una minoría de estaciones, debido en parte a los continuos problemas de financiación. [5]
La Junta de Desarrollo del Agua de Bangladesh (BWDB) mantiene la red de aforo de caudales más grande de Bangladesh. En algunos otros lugares, la Autoridad de Transporte por Aguas Interiores de Bangladesh mantiene algunos medidores para proporcionar avisos con fines de navegación. [ cita necesaria ]
En la República Checa, en algunos lugares de medición (perfiles) se definen tres niveles que definen tres grados de actividad de emergencia por inundaciones. El grado I es una situación de alerta, el grado II es una situación de preparación, el grado III es una situación de peligro.
Los arroyos y ríos canadienses son monitoreados por el Water Survey of Canada , una rama de Environment and Climate Change Canada . A partir de 2021, opera o recopila datos de más de 2800 medidores en todo Canadá. [6] Estos datos son utilizados por los gobiernos provinciales y territoriales para informar las predicciones de inundaciones y la gestión del agua.
En Sri Lanka, los arroyos y los ríos son monitoreados por la División de Hidrología y Gestión de Desastres, una rama del Departamento de Irrigación. Opera cerca de 40 estaciones de medición en toda la isla.
