Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión.

La medida se efectúa mediante pesaje de muestras compuestas de agua y sedimentos que son proporcionadas por un aforador. Cuenta con una estructura donde se alojan una pluralidad de probetas (1) que cuantifican y pesan esas muestras; estando montadas las probetas en un sistema mecánico giratorio (5) que facilita altas velocidades de muestreo; llevándose las señales de los datos de las medidas obtenidas y diversas señales de control a un dispositivo electrónico-informático de control y tratamiento

Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión.

Objeto de la invención

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, consiste en un equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, cuya finalidad esencial consiste en facilitar un proceso continuo y automático de la medida de esos parámetros de escorrentía y erosión, ofreciendo unas medidas de alta fiabilidad que no dependan de la ubicación ni de las condiciones ambientales a las que se encuentre el equipo, permitiendo además que no se requieran operarios para su funcionamiento. Para ello, el equipo consta de instrumental adecuado para medida de los referidos parámetros, de soporte mecánico estructural y funcional, y de circuitería electrónica para la automatización del proceso de medida.

El equipo funciona de forma autónoma y automática, y está basado en la toma de muestras de agua de escorrentía, sobre la cual se realizan las medidas oportunas, más una serie de circuitos de control para la gestión automática de la toma de muestras y almacenaje en soporte electrónico de los datos obtenidos.

El equipo de la invención presenta una novedosa alternativa para el estudio de procesos de erosión provocados por la lluvia, debido principalmente a su capacidad de toma de datos de forma continua, así como a la gestión electrónica que realiza de los datos obtenidos.

Antecedentes de la invención

Una gran parte del territorio español sufre problemas de erosión más o menos graves. Más de 1000 millones de toneladas de suelo de la península son movidas cada año por los fenómenos erosivos, y en diversas ocasiones ha aparecido en informes de las Naciones Unidas que España es el país europeo con más extensión con riesgo de desertización. Este fenómeno se da especialmente en la zona mediterránea, donde la pérdida de suelo por erosión en esta región, sometida a ciclos alternos de sequía y lluvias intensas, constituye un grave problema, acentuado en aquellas superficies agrícolas en las que el laboreo es todavía el elemento básico del sistema de cultivo.

La degradación del suelo, a consecuencia de la erosión, afecta la fertilidad del suelo y en última instancia la producción de los cultivos. A pesar de que esta afirmación es de conocimiento general, pocos son los datos disponibles que cuantifican esta reducción. Para el estudio de la relación entre erosión y pérdida de fertilidad se han utilizado ensayos simulados en invernadero y mediciones a nivel de campo en áreas con diferentes grados de erosión.

La metodología de simulación de erosión, a pesar de que probablemente es más drástica que el proceso natural de erosión, es conveniente porque se obtienen resultados a corto plazo en relación al proceso natural que necesita de un tiempo relativamente largo para producir diferentes grados de erosión bajo lluvia natural. En este sentido, resultaría interesante poder realizar una medición totalmente autónoma, con resultados reales, cuya resolución desprenda una exactitud totalmente admisible para su posterior tratamiento.

En la actualidad, los ensayos para determinar la escorrentía y la erosión se realizan de muy diversas formas, dependiendo de los objetivos fundamentales de trabajo, del tamaño de las parcelas y de la precisión que se pretenda obtener. Los diversos métodos de ensayo podemos clasificarlos según diversos aspectos:

a) según el sistema de medida:

- Sistemas totalizadoras: nos permiten conocer la escorrentía y/o la erosión global producida en un largo intervalo de tiempo, habitualmente un episodio de lluvia completo o varios si se producen en un mismo día. La instrumentación utilizada se basa en almacenar en un depósito la escorrentía y/o erosión producida y medirla posteriormente mediante algún sistema de medición de volumen y/o peso. Presentan como principal inconveniente la imposibilidad de obtener de estos datos el conocimiento temporal de las magnitudes medidas (hidrogramas).

- Sistemas discretos: dispositivos que se encargan de muestrear la escorrentía y/o erosión producida cada cierto intervalo de tiempo. Son utilizados en la medida de eventos en los cuales la variación temporal es lenta, y en ningún caso se utilizan para los hidrogramas de corrimiento y receso.

- Sistemas en continuo: son los que mayor número de datos aportan y por lo tanto los más indicados para la obtención de hidrogramas.

b) Según las magnitudes medida:

- Ensayos de escorrentía: normalmente son realizados con aforadores, los cuales miden la cantidad de agua que atraviesa una sección en una unidad de tiempo. Este tipo de ensayo resulta incompleto ya que no se puede determinar que cantidad de sedimento arrastra.

- Ensayos de erosión: este tipo de mediciones son realizadas con tubidímetros, encargados de medir la cantidad de sedimento arrastrado por el agua. El inconveniente que presentan es el método de funcionamiento en el que se basan, ya que está condicionado a una lente encargada de medir el color del agua provocado por la concentración del sedimento, siendo el deterioro de la lente y la continua necesidad de calibración de la misma su propio condicionante.

- Ensayos de escorrentía y erosión: en este tipo de procedimiento se limita la parcela mediante algún sistema (placas metálicas) canalizando todo el caudal hacia un punto de salida, el cual es recogido en recipientes. El tiempo invertido en la recogida de muestras es cronometrado y posteriormente en el laboratorio se determina la cantidad de sedimento de cada muestra, obteniéndose así tanto las medidas de escorrentía como de erosión. Actualmente, este tipo de método no se realiza en condiciones ambientales naturales ya que la lluvia es provocada por unos aspersores y la parcela es limitada de forma intencionada, con lo que los resultados deben ser extrapolados.

Así, en lo que concierne a un equipo capaz de realizar medidas tanto de escorrentía como de erosión, y de forma continua, no se han encontrado antecedentes.

Descripción de la invención

Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención consiste en un equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión donde la medida se efectúa mediante pesaje de muestras compuestas de agua más sedimentos que son proporcionadas por un aforador.

Novedosamente, según la invención, el equipo de la misma cuenta con una estructura donde se alojan una pluralidad de probetas que cuantifican y pesan esas muestras; estando montadas las probetas en un sistema mecánico giratorio que facilita altas velocidades de muestreo; llevándose las señales de los datos de las medidas obtenidas y diversas señales de control a un dispositivo electrónico-informático con funciones de control y tratamiento.

Según una realización preferente de la invención, las referidas probetas se montan en número de dos con oposición longitudinal y sobre respectivas células de carga de alta precisión que se encuentran unidas a un eje-motor determinante del referido sistema mecánico giratorio, disponiendo las probetas de respectivos sensores de nivel que junto con unos conjuntos aforadores controlan el volumen de las muestras.

Ese eje-motor presenta movimientos de giro y contragiro al objeto de evitar estrangulamientos en cables y conectores, así como para facilitar operaciones de limpieza en una de dichas probetas simultáneamente a la toma de muestras en la otra de dichas probetas.

Por otra parte, en la realización preferente de la invención, se dispone de medios mecánicos, electrónicos o mixtos que aseguran la verticalidad de las probetas en su recogida de muestras. Estos medios consisten preferentemente en al menos un sensor deposición y un dispositivo mecánico de enclavamiento y bloqueo.

En la realización preferente de la invención, el equipo cuenta con un sistema de limpieza y recuperación de agua sobrante en tanque dotado de depósito de sedimentación. El referido sistema de limpieza incluye una bomba de agua ubicada en un depósito de agua que se encuentra en una zona inferior del equipo, incluyéndose una salida de agua, conectada a esa bomba, que limpia una de las probetas mientras otra u otras probetas efectúan toma de muestras.

En la realización preferente de la invención, la estructura que se mencionó anteriormente...

1. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, donde la medida se efectúa mediante pesaje de muestras compuestas de agua más sedimentos que son proporcionadas por un aforador (13); caracterizado porque cuenta con una estructura (10) donde se alojan una pluralidad de probetas (1) que cuantifican y pesan esas muestras; estando montadas las probetas (1) en un sistema mecánico giratorio (5) que facilita altas velocidades de muestreo; llevándose las señales de los datos de las medidas obtenidas y diversas señales de control a un dispositivo electrónico-informático con funciones de control y tratamiento.

2. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, según reivindicación 1, caracterizado porque dichas probetas (1) se montan en número de dos con oposición longitudinal y sobre respectivas células de carga de alta precisión (2) que se encuentran unidas a un eje-motor (5) determinante del referido sistema mecánico giratorio, disponiendo las probetas (1) de respectivos sensores de nivel (3) que junto con unos conductos aforadores controlan el volumen de las muestras.

3. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, según reivindicación 2, caracterizado porque dicho eje-motor (5) presenta movimientos de giro y contragiro al objeto de evitar estrangulamientos en cables y conectores, así como para facilitar operaciones de limpieza en una de dichas probetas (1) simultáneamente a la toma de muestras en la otra de dichas probetas (1).

4. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, según reivindicación 1, caracterizado porque dispone de medios mecánicos, electrónicos o mixtos que aseguran la verticalidad de las probetas (1) en su recogida de muestras.

5. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, según reivindicación 4, caracterizado porque dichos medios consisten en al menos un sensor de posición y un dispositivo mecánico de enclavamiento y bloqueo.

6. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, según reivindicación 1, caracterizado porque cuenta con un sistema de limpieza y recuperación de agua sobrante en tanque dotado de depósito de sedimentación.

7. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, según reivindicación 6, caracterizado porque dicho sistema de limpieza incluye una bomba de agua (7) ubicada en un depósito de agua (9) que se encuentra en una zona inferior del equipo, incluyéndose una salida de agua (16), conectada a esa bomba (7), que limpia una de las probetas (1) mientras otra u otras probetas (1) efectúan toma de muestras.

8. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, según reivindicación 1, caracterizado porque la estructura (10) consiste en unas barras metálicas paralelepipédicas donde se sujeta un cuerpo central (17) que a su vez aloja a las probetas (1) y que dispone de unos desagües (4) hacia el exterior, sujetándose también en la estructura (10) una batería (8) para alimentación de dispositivos eléctricos, y una bomba peristáltica (6) que facilita el llenado de muestras en las probetas (1) y evita decantaciones que pudiesen falsear las medidas.

9. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, según reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo electrónico-informático consiste en una placa microcontroladora que identifica el estado de diversos dispositivos y señales, realiza operaciones de control y funcionamiento del equipo y transmite datos mediante conexión serie RS-232 a un ordenador compatible.

10. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, según reivindicación 1, caracterizado porque las funciones de control en ese dispositivo electrónico-informático se realizan con un sistema basado en autómatas programables o con sistemas de control programables basados en microprocesador.

11. Equipo de medida automática en continuo de parámetros de escorrentía y erosión, según reivindicación 1, caracterizado porque dicho aforador es un aforador modular (13) que cuenta con sus propios sensores de nivel, caudal o una combinación de ambos (11), y con una cavidad de toma de muestras (14) provista de un generador de turbulencia para que el agua y el sedimento formen una mezcla homogénea; conectando este aforador modular (13) con el equipo de medida a través de un cable de conexiones (12) procedente de los referidos sensores (11) que llega al dispositivo electrónico-informático del equipo de medida; así como a través de una conducción (15) procedente de la mencionada cavidad (14) que llega a una bomba peristáltica (6) ubicada en dicho equipo de medida.