Mediciones de caudal sin contacto al servicio de la investigación marina

Los buques de investigación desempeñan múltiples funciones en los mares de nuestro planeta. Son laboratorios científicos en alta mar e instrumentos indispensables para comprender el sistema terrestre. Se abordan toda una serie de campos de investigación marina en las áreas de biología, geología, geofísica, glaciología, geoquímica, oceanografía y meteorología.

El FS METEOR es un buque de investigación multidisciplinar que opera a escala mundial, propiedad de la República Federal de Alemania, gestionado y coordinado por el CENTRO DE COORDINACIÓN DE BARCOS DE INVESTIGACIÓN ALEMANES / Universidad de Hamburgo, y gestionado por BRIESE SCHIFFAHRTS GmbH & Co. KG / Departamento de NAVEGACIÓN DE INVESTIGACIÓN. Las misiones del METEOR dependen del Ministerio Federal de Educación e Investigación y de la Comunidad Alemana de Investigación (DFG), en cuyo nombre investiga los mares y océanos de nuestro planeta.

En este contexto, el FS METEOR cumple, entre otras cosas, dos tareas concretas: Por un lado, determina, con ayuda de un sistema denominado «termosalinógrafo», parámetros oceanográficos típicos como la conductividad, la salinidad, la temperatura y la densidad del agua superficial (hasta unos 6 m de profundidad) y pone los resultados obtenidos a disposición de bases de datos científicas y sistemas de análisis en tierra. Las instituciones y grupos de investigación dedicados a la investigación marina pueden utilizar estos datos posteriormente. Así, por ejemplo, las variaciones de temperatura medidas en un delta proporcionan información sobre cómo varían las aportaciones de agua dulce al agua de mar. Esto permite extraer conclusiones sobre los cambios climáticos y en las corrientes marinas y, en última instancia, ofrece una imagen real de la circulación oceánica actual.

Por otra parte, la segunda tarea del METEOR consiste en medir de forma continua la velocidad del sonido en la superficie de los océanos —que oscila entre 1 400 m/s y 1 800 m/s debido a los parámetros oceanográficos variables— con el fin de calibrar los sistemas de sonda acústica con la velocidad del sonido corregida en cada caso y, en consecuencia, poder medir y cartografiar con precisión los fondos marinos. Las velocidades del sonido calculadas de forma errónea provocan errores en la calibración de la sonda y, en última instancia, una cartografía oceánica defectuosa.

El operador estableció varios requisitos para el sistema de medición de caudal. La característica más importante para la investigación era la medición sin contacto del caudal del agua de mar, es decir, evitar el contacto con sondas de medición invasivas, metales o plásticos, con el fin de no alterar químicamente el agua de mar y, por lo tanto, no distorsionar los resultados de los análisis. Asimismo, los sensores de proceso debían tener un diseño lo más compacto posible, para poder construir tramos de tubería cortos, libres de geometrías que afectaran al flujo. Dado que varios sistemas de nivel superior deben recibir, a través de interfaces, los resultados de las mediciones del proceso, era necesario encontrar dispositivos que ofrecieran una amplia variedad y flexibilidad de interfaces.

La naviera encontró lo que buscaba en Katronic y, gracias al asesoramiento recibido durante el proceso, adquirió un dispositivo de medición de caudal adecuado. En consecuencia, se instalaron a bordo del METEOR dos caudalímetros ultrasónicos de tipo «clamp-on» sin intervención del modelo KATflow 100 en tuberías de PVDF con diámetros nominales de DN 25 a 40 mm.

Para determinar con precisión la velocidad del sonido, se miden y registran continuamente, durante la travesía del METEOR, parámetros oceanográficos esenciales como la conductividad, la salinidad, la temperatura y la densidad del medio (agua de mar). Para ello, el agua de mar, a una temperatura de entre 8 y 18 °C, se bombea de forma permanente a través de contenedores de medición en sistemas de flujo. Para el control y la supervisión de la tecnología de la instalación, los parámetros de proceso de caudal y presión revisten una importancia fundamental, por lo que también se supervisan y registran para la posterior validación de los datos. Sin parámetros de proceso válidos no hay resultados de medición válidos. Además, los métodos de medición ópticos en funcionamiento requieren caudales continuos para evitar turbulencias delante de las ópticas de los sensores. Para la regulación de estos dispositivos de medición, es imprescindible disponer de mediciones de caudal constantes, sin deriva y estables en cuanto a la temperatura. Tal y como explica la propia naviera: «Mientras que los sensores científicos de alta precisión y poco comunes suelen comportarse como divas durante el funcionamiento, los sensores técnicos de proceso deben ser exactamente lo contrario. Aquí se exige estabilidad, fiabilidad y robustez».

En términos generales, los resultados de las mediciones continuas de caudal en el METEOR permiten extraer conclusiones sobre el estado de los sistemas en lo que respecta a la acumulación de materia orgánica y la sedimentación en las tuberías y en los sensores y, por supuesto, sobre si los controles de las bombas y las válvulas están correctamente ajustados. «El caudalímetro desempeña, en general, un papel fundamental. Sin la medición del caudal, todo lo que medimos en estos sistemas carece, en realidad, de sentido», afirma el señor Wolf, uno de los inspectores técnicos responsables de la naviera.

«BRIESE SCHIFFAHRTS GmbH & Co. KG ha encontrado en los sistemas de medición de caudal de Katronic un socio fiable para este fin. Desde 2014, los científicos pueden llevar a cabo sin fallos una validación y clasificación fiables de los datos obtenidos». Hasta la fecha, el sistema mide los caudales en sistemas de análisis científico de agua de lago pura y los archiva como prueba para la investigación.

Crédito de la imagen: CENTRO DE CONTROL DE LOS BARCOS DE INVESTIGACIÓN ALEMANES / Universidad de Hamburgo