Hidroboya Características técnicas

Características técnicas

La Hidroboya se basa en un sistema de muestreo de agua a distintas profundidades que, no modificando la naturaleza y características de las muestras, permite la obtención de datos sobre sus características físico-químicas. Estos datos se toman mediante sensores situados en superficie o albergados en uno o varios compartimentos con condiciones ambientales controladas que garantizan la calidad de la lectura de datos y reduce significativamente el mantenimiento del sistema.

  • El sistema de muestreo está formado por una manguera reforzada que pende vertical desde la superficie y contiene en su interior una serie de tubos de muestreo que salen al exterior a través de la pared de la manguera a distintas profundidades.
  • El mecanismo de muestreo consiste en obtener agua a través de los tubos de muestreo hasta la superficie inundando el compartimento(s) donde se alojan los sensores de lectura. Esta operación se realiza de forma individual para cada tubo que muestrea a una profundidad determinada de forma individual en cada tubo.

Todo el control de la operación de accionamiento de los distintos dispositivos del sistema, inicio y final del periodo de lectura de los sensores y de la gestión y transmisión de datos al servidor en tierra, etc. la lleva a cabo un microcontrolador dedicado.

Se garantiza una calidad de datos a lo largo del tiempo con muy bajo mantenimiento, al lograr disminuir drásticamente los efectos del fouling sobre los sensores.

Una boya, en definitiva, capaz de muestrear toda la columna de agua con los mismos sensores, lo que implica economía y permite la comparación de datos con máxima fiabilidad.

 

Los componentes de la Hidroboya, de forma pormenarizada,  son:

 
Manguera

     

La manguera reforzada de diámetro suficiente para albergar los tubos de muestreo gracias a su constitución, permite garantizar la integridad del sistema de muestreo aun en las más diversas condiciones del mar.

 

La manguera reforzada dispone de distintos anclajes metálicos que sirven de puntos de unión con la boya y la cadena del tren de fondeo. A cada profundidad en la que se desea muestrear, los tubos interiores de muestreo tienen salidas al exterior de la manguera.

 

Caja de electroneumática

     

Soporta la mayoría de los sensores actuales del mercado tanto de forma individual como agrupados en sondas multiparamétricas (configuración mas económica y la actualmente recomendada).

El funcionamiento del compartimento de lectura se realiza mediante el accionado selectivo del sistema electroneumático que permite inundar y vaciar el circuito de cada tubo de muestreo, lo que equivale al muestreo de cada profundidad elegida. El control de llenado y vaciado de cada circuito lo facilitan las lecturas del manómetro que mide la presión y del sensor de inundación Este proceso está controlado desde el módulo de control.

Los sensores instalados son totalmente configurables por el cliente. De base las hidroboyas dotadas de sonda multiparamétrica cuentan con datalogger incorporado con capacidad de almacenar un año de datos.

 

 

Compartimento de lectura

       

Tienen por función gestionar el flujo de aire y agua durante la fase de muestreo, suministrar la muestra a la celda de lectura y retener el aire durante la fase de reposo entre dos periodos de muestreo.

 

Según los modelos puede funcionar sin necesidad de bomba alguna.

 

Módulo de control

     

Reúne los elementos necesarios de software y hardware debidamente aislados del ambiente que permiten controlar el funcionamiento de todo el sistema.

Tiene capacidad para soportar sensores de estaciones meteorológicas, controlar el correcto funcionamiento de las fuentes de alimentación, informar de fallos y averías así como variar los ciclos de muestreo en función de la carga de baterías.

Entre otras funciones destacan las siguientes:

  • Gestión del proceso de obtención de muestras de agua para su medida por parte de los sensores. Para ello actúa sobre la caja de electroneumática que cortan y abren el paso de fluidos a través de las mismas.
  • Activación de la orden de lectura de los sensores cuando la muestra de agua está disponible. Almacenamiento de los datos leídos de los sensores junto con una etiqueta de profundidad del agua muestreada en un datalogger asociado al P.I.C. y entrega de esta información al módulo de comunicaciones para ser enviados al servidor central.
  • Recepción de órdenes y generación de respuestas al módulo de comunicaciones, para modificar su algoritmo de muestreo. Limpieza de los sensores e informar sobre los parámetros disponibles de la boya hidrográfica: niveles de energía almacenada, ritmo de captación energética actual, estado de la memoria del datalogger, averías detectadas, etc.
  • Capacidad de autogestionarse condicionando el algoritmo de muestreo tanto en base a las órdenes recibidas desde el módulo de comunicaciones como en base a la disponibilidad de energía en la boya.

Módulo de comunicaciones

 

     

El módulo de comunicaciones se encarga de recibir los datos recogidos por el módulo de control, georreferenciarlos y enviarlos al servidor de recogida de datos en tierra. Así mismo puede recibir órdenes de dicho servidor y transmitirlas al módulo de control con el objetivo de modificar patrones de muestreo, llevar a cabo limpieza de sensores, etc.( es por tanto comunicación bidireccional).

Dicho módulo cuenta, entre otras interfaces, con salidas y entradas digitales y analógicas además de puertos serie RS232 que le sirven para interactuar con el módulo de control. Dispone además de un receptor de posicionamiento por satélite de forma que a todos los datos que llegan por el puerto serie procedentes de la unidad de control se les añade una sentencia NMEA tipo GPRMC quedando de esta forma los datos georreferenciados. Por último, una vez que los datos han sido georreferenciados e identificados, el módulo de comunicaciones establece una conexión TCP/IP vía GPRS , VHF o Satélite con el servidor de recogida de datos en tierra y transmite toda la información recibida.

El protocolo de comunicación rige la comunicación bidireccional entre la boya y la estación de tierra. Este protocolo está basado en comandos de texto.

 

Módulo servidor de recogida de datos

     

En el servidor de recogida de datos se ejecuta una aplicación de servicio que se encarga de recibir, interpretar y almacenar los datos transmitidos por los módulos de comunicaciones de las diferentes boyas.

El acceso de los clientes a los datos de sus estaciones se posibilita vía web. Los datos de los diferentes parámetros que se miden en la boya, se muestran tanto numéricamente organizados en tablas, como en forma de gráfica, permitiendo al usuario visualizar los datos de forma cronológica. Bajar tablas de datos etc. configurables para cada cliente.

Opcional seria instalar un servidor en la oficina del cliente. Esta opción impediría un control de la calidad de datos externa.

 

Módulo de alimentación

     

Representan aquellos equipamientos encargados de suministrar energía al sistema. Basado en captadores fotovoltaicos, regulador de carga y baterías.

El dimensionado de este equipamiento está en función directa de los consumos previstos y estos derivados del número de sensores, de las profundidades de muestreo que se precisan y la frecuencia de transmisión de datos.

Un dimensionado estándar supone 4 placas de 50 W, dos reguladores de carga y dos baterías AGM o GEL de al menos 32 AH.

Se están desarrollando generadores eólicos específicos para apoyo energético de las instalaciones hidrográficas.

La arquitectura y el funcionamiento de la hidroboya garantizan la limpieza de los sensores al disminuir drásticamente el efecto Fouling sobre los elementos sensibles. Resolviendo así el más importante factor que supedita el mantenimiento de las boyas hidrográficas y a su vez la calidad de los datos obtenidos en el tiempo.

A pesar de ello opcionalmente puede estar provista de un MÓDULO DE LIMPIEZA DE SENSORES. Útil para aquellas instalaciones en las que sea particularmente difícil su acceso para un mantenimiento directo.

Se compone básicamente de uno o más depósitos contenedores del líquido de limpieza que puede usar agua dulce con o sin aditivos. Los depósitos de líquido de limpieza se sitúan en superficie en el interior de la caja del castillete de la boya.

Las sesiones de limpieza se realizan según programación temporal de un determinado número de ciclos de lectura con reducción de las sesiones en función de la carga de baterías o disponibilidad de líquido de limpieza. El modulo de control gestiona el ciclo de ordenes necesarias para la operación descrita.