Sistema acústico para medir el transporte de sedimento en ríos

Universidad Nacional del Litoral - Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas

13 de Julio de 2015 | 6 ′ 5 ′′


Sistema acústico para medir el transporte de sedimento en ríos


El trabajo se realiza a través de velocímetros acústicos basados en el efecto Doppler que investigadores de la Universidad Nacional del Litoral proponen para reemplazar el método mecánico tradicional. Con él se pueden explicar y resolver problemas de erosión y sedimentación de los cauces y, además, posibilitará reducir costos, aumentar la frecuencia y ampliar la escasa red de medición.

En busca de técnicas rápidas, económicas y seguras para cuantificar el sedimento de los ríos, investigadores de la UNL prueban un novedoso sistema acústico. Se trata de perfiladores que aprovechan el llamado efecto Doppler, diseñados en forma original para medir velocidades del flujo y que podrían servir para cuantificar el transporte de sedimentos en cursos naturales a fin de identificar y resolver problemas de sedimentación en embalses, puertos o rutas de navegación, entre otros.

Ricardo Szupiany, investigador de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas (FICH) y Conicet, explicó a Argentina Investiga que se trata de tecnologías que se encuentran en proceso de estudio, pero que aún no reemplazaron a los métodos tradicionales: “Esta tecnología aparece como la más prometedora dentro de las alternativas que se están analizando. Resultados recientes sobre el sistema del río Paraná" data-toggle = "tooltip" title = "Río de América del Sur que atraviesa la mitad sur del subcontinente y forma parte de la extensa cuenca combinada del Plata.">río Paraná demuestran que son comparables con los métodos tradicionales”, contó.

Medir el sedimento del río es importante, porque es clave en su dinámica. Con ese conocimiento pueden predecirse con gran resolución espacial problemas de ingeniería (en el caso de la construcción de un embalse, por ejemplo); determinar zonas de erosión o sedimentación en regiones críticas como puertos o en los pasos críticos de las rutas de navegación que dificultan la circulación de barcos.

Ventajas

Szupiany expresó que en la actualidad se utilizan métodos mecánicos para cuantificar el transporte de sedimentos de los ríos, sistemas muy costosos que insumen mucho tiempo de medición e inseguros en la práctica. Consisten en hacer descender y ascender aparatos que toman muestras de agua, con las embarcaciones ancladas en puntos determinados, y luego llevarlas a laboratorio para analizar concentraciones y granulometría. “Son mediciones dificultosas, porque salir a campo es caro, se tarda días enteros y la precisión no es la adecuada, porque no se pueden tomar demasiadas muestras, sino un número limitado. En concreto: la resolución espacial y temporal no es buena, lo que dificulta el entendimiento de los procesos que operan”, redondeó.

En cambio, la nueva propuesta de los investigadores de la FICH es la utilización de instrumentos llamados Perfiladores de Corrientes Acústicos Doppler (ADCP, por sus siglas en inglés), que fueron creados originalmente para medir caudales a partir del uso de la acústica. “Con la embarcación se recorre el río de una margen a la otra, mientras el aparato va sumergido y emite pulsos de sonido que rebotan en las partículas en suspensión y el fondo del cauce. Así, la señal vuelve al aparato y en base a un cambio de frecuencia, debido al movimiento, determina la velocidad del flujo a diferentes profundidades del agua e intervalos de tiempo. Cuando la embarcación llega al otro lado, el aparato ya registró el tránsito del caudal, algo que tradicionalmente se hacía bajando un molinete”, recordó.

Pero, según Szupiany, esa misma tecnología se puede usar para medir niveles de sedimento. “Aprovechamos la capacidad del instrumento de medir intensidades de las señales acústicas de retorno y, en función de ello, determinamos la concentración de material. Entonces, el aparato se creó para caudales líquidos, pero ahora se piensa también para caudales sólidos”, manifestó.

El investigador precisó que el aparato toma una sección transversal y hace una grilla en vertical y profundidad mucho más densa que con el método mecánico. Cuando se hace un ploteo de los valores, se obtiene la manera en que se comporta el sedimento. A nivel científico, se trata de un gran avance, porque permite encarar el problema desde otro punto de vista, con resoluciones imposibles de obtener con los métodos tradicionales.

Costos

Szupiany añadió que el ADCP otorga otras ventajas como, por ejemplo, los costos, ya que con él las mediciones se pueden hacer en unos pocos minutos y con un análisis de laboratorio bastante sencillo. “El factor económico muchas veces nos limita, porque el sistema tradicional implica disponer de una embarcación durante un tiempo prolongado, con los insumos de traslado y combustible que significa, además, necesitar disposición de personal. Esta es la principal causa de por que en la red hidrométrica argentina la variable sedimento es mucho menos medida. Por su parte, el nuevo método nos lleva menos tiempo, con lo cual todos los costos se reducen”, celebró.

Manejo

Asimismo, Szupiany destacó que los perfiladores son elementos que poseen cierta complejidad, pero que se pueden aprender a usar luego de un entrenamiento. De hecho, existen contactos con organismos provinciales y nacionales que se encargan de hacer las mediciones y con la empresa que releva la red hidrológica nacional, con el fin de que se prueben los ADCP en sus estaciones de medición.

“Los diferentes grupos y organismos que miden sedimento en cursos naturales del país tenderán a usar esta tecnología, ya que podrán reducir costos, aumentar la frecuencia y ampliar la escasa red de medición”, finalizó.

El grupo que dirige Szupiany está compuesto por Francisco Latosinski, Lucas Domínguez Ruben, Cecilia López Weibel, Mario Amsler y Carlos Ramonell, además de investigadores de Italia y Estados Unidos, con quienes trabajan en la conformación de una red. El trabajo que realizan ya fue publicado a nivel internacional en “Journal of Hydraulic Engineering”, con el título “Concentration and suspended load assessments by means of ADCP recording in a large river”.


Fernando López


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