Análisis de velocidades en canales abiertos con PIVlab y comparación con métodos tradicionales

Analysis of flow velocities in open channels using PIVlab and comparison with traditional methods

El análisis de velocidades en canales abiertos es fundamental en ingeniería hidráulica. Tradicionalmente, este tipo de mediciones se ha realizado mediante instrumentación, como el empleo de micromolinetes, flotadores o dispositivos electromagnéticos, los cuales, aunque confiables, presentan limitaciones en cuanto a resolución y condiciones externas. En este estudio se aplicó PIVlab, un software de procesamiento de imágenes basado en la técnica de Velocimetría por Imagen de Partículas (PIV), para obtener la velocidad media superficial en un canal de laboratorio y compararlo con otras metodologías tradicionales. Los resultados experimentales confirmaron que la velocidad media del flujo aumenta con la pendiente hidráulica. Entre los métodos de medición evaluados, el flotador mostró los mayores errores relativos y tendencia a sobreestimar la velocidad, el micromolinete presentó un desempeño intermedio con buena concordancia, y PIVlab demostró una precisión aceptable, con el menor MAE, sesgo y el mayor R2. En resumen, aunque los métodos tradicionales son útiles y de fácil aplicación, las técnicas ópticas como PIVlab representan una alternativa adicional confiable y no intrusiva para estudios experimentales en canales abiertos.

The analysis of flow velocities in open channels is fundamental in experimental and applied hydraulics. Traditionally, such measurements have been carried out using instruments such as current meters, floaters, or electromagnetic devices, which, although reliable, present limitations in terms of resolution. In this study, PIVlab, an image-processing software based on the Particle Image Velocimetry (PIV) technique, was applied to obtain the mean surface velocity in a laboratory channel. The experimental results confirmed that the mean flow velocity increases with the hydraulic slope. Among the measurement methods evaluated, the floater showed the highest relative errors and a tendency to overestimate velocity, the current meter presented intermediate performance with good agreement, and PIVlab demonstrated good accuracy, with the lowest MAE, bias, and the highest R2. Overall, the comparison confirms that although traditional methods are useful and easy to apply, optical techniques such as PIVlab represent an additional reliable and non-intrusive alternative for experimental studies in open channels.