Introducción La medición del caudal o gasto de agua que pasa por la sección transversal de un conducto (río, riachuelo, canal, tubería) de agua, se conoce como aforo o medición de caudales. Este caudal depende directamente del área de la sección transversal a la corriente y de la velocidad media del agua. En el presente trabajo se presentará el informe de la práctica de aforo de río realizada en el laboratorio de hidráulica. El conocimiento de cómo aforar un río y como calcular el caudal, es importante pues de esto dependerá el diseño de una obra que podríamos realizar.
Marco Teórico Hidrometría: Es una parte de la hidrología que mide el volumen de agua que circula por una sección de un conducto en un tiempo dado. El nombre deriva del griego hydro (agua) y metron (medida).Además de medir la cantidad de agua que circula por la sección de un río, tubería o canal, también se ocupa de procesar la información sobre los sistemas de riego o la distribución de agua en una ciudad, con el fin de conocer la cantidad de agua disponible y la eficiencia de su distribución.
Sistema hidrométrico: Red hidrométrica: Es el conjunto de puntos de medición del agua de un sistema, de forma que permita relacionar la información, y es el soporte físico de la red. Puntos de control: Son aquellos en donde se mide el caudal. Registro: Es el conjunto de datos recogidos. Su utilización posterior depende del de donde se hayan tomado los datos. Reporte: Resultado final del proceso.
Importancia de la hidrometría:
Dotar de información para el ajuste del pronóstico de la disponibilidad de agua, mediante el análisis estadístico de los registros históricos de caudales de la fuente (río, aguas subterráneas, etc.), Monitorear la ejecución de la distribución. La hidrometría proporciona los resultados que nos permiten conocer la cantidad, calidad y la oportunidad de los riegos; estableciendo si los caudales establecidos en el plan de distribución son los realmente entregados y sobre esta base decidir la modificación del plan de distribución, en caso sea necesario. Además de los anteriormente la hidrometría nos sirve para determinar la eficiencia en el sistema de riego y eventualmente como información de apoyo para la solución de conflictos.
Medición del agua: La medición del caudal o gasto de agua que pasa por la sección transversal de un conducto (río, riachuelo, canal, tubería) de agua, se conoce como aforo o medición
de caudales. Este caudal depende directamente del área de la sección transversal a la corriente y de la velocidad media del agua. La fórmula que representa este concepto es la siguiente: Q=V . A Donde: Q = Caudal o Gasto. A = Área de la sección transversal. V = Velocidad media del agua en el punto. Métodos de medición: Método del Correntómetro: En este método la velocidad del agua se mide por medio de un instrumento llamado correntómetro que mide la velocidad en un punto dado de la masa de agua. Existen varios tipos de correntómetros, siendo los más empleados los de hélice de los cuales hay de varios tamaños; cuando más grandes sean los caudales o más altas sean las velocidades, mayor debe ser el tamaño del aparato. Cada correntómetro debe tener un certificado de calibración en el que figura la fórmula para calcular la velocidad sabiendo él número de vueltas o revoluciones de la hélice por segundo. Método Del Flotador: Se utiliza cuando no se tiene equipos de medición y para este fin se tiene que conocer el área de la sección y la velocidad del agua, para medir la velocidad se utiliza un flotador, con él se mide la velocidad del agua de la superficie, pudiendo utilizarse como flotador cualquier cuerpo pequeño que flote: como un corcho, un pedacito de madera, una botellita lastrada, Este método se emplea en los siguientes casos: A falta de correntómetro. Excesiva velocidad del agua que dificulta el uso del correntómetro. Presencia frecuente de cuerpos extraños en el curso del agua, que dificulta el uso del correntómetro. Cuando peligra la vida del que efectúa el aforo.
Cuando peligra la integridad del correntómetro Método Volumétrico: Se emplea por lo general para caudales muy pequeños y se requiere de un recipiente para colectar el agua. El caudal resulta de dividir el volumen de agua que se recoge en el recipiente entre el tiempo que transcurre en colectar dicho volumen. Q=V /T
Donde: Q = Caudal m3 /s V = Volumen en m3 T = Tiempo en segundos Método Químico: Consiste en incorporación a la corriente de cierta sustancia química durante un tiempo dado; tomando muestras aguas abajo donde se estime que la sustancia se haya disuelto uniformemente, para determinar la cantidad de sustancia contenida por unidad de volumen.
Aforo con flotadores Para este método de aforo con flotadores se utiliza generalmente cuando no se tiene correntómetro, existe excesiva velocidades él cause, peligros para las personas y para los equipos. La metodología consiste: - Seleccionar un tramo recto del cauce entre 15 a 20 metros - Determinar el ancho del cauce y las profundidades de este en tres. Calcular el área de la sección transversal: A=B ∙ H Donde: A = Área B = Ancho del cauce H = Altura promedio de (a + b + c)/ 3 a, b. c profundidades del cauce
Cálculo de la velocidad: Para medir la velocidad en canales o causes pequeños, se coge un tramo recto del curso de agua y alrededor de 5 a 10 m, se deja caer el flotador al inicio del tramo que está debidamente señalado y al centro del curso del agua en lo posible y se toma el tiempo inicial t1; luego se toma el tiempo t2, cuando el flotador alcanza el extremo final del tramo que también está debidamente marcado; y sabiendo la distancia recorrida y el tiempo que el flotador demora en alcanzar el extremo final del tramo, se calcula la velocidad del curso de agua según la siguiente formula: V =L/T V = Velocidad L= Longitud del tramo ( aproximadamente 10 m) T= Tiempo de recorrido del flotador dos puntos
Calculo del Caudal: Q= A ∙ V
Donde: Q = Caudal A = Área V = Velocidad
CALCULOS DATOS SECCIÓN 1 2
TIEMPO 1.6seg 4.4seg
DISTANCIA 0.16m 0.605m
ÁREAS TRANVERSALES DEL RÍO
VELOCIDAD 0.1m/seg 0.1375m/seg
SECCIÓN 1
2.4c m
Y
2cm 2cm 2cm
2cm 2cm
1cm 0.4c 2cm 2cm 2cm 2cm 2cm 2cm 2cm m 0,0 X
Agu a
7.7c m
7.8c m
6.9c 7.9c 7.4cm m m
7.9c 6.9c 7.4c m m m
7.9c 7.6c m m
1.4c 5.4c 2.9c m 6.8c m m m
2.3c m
Ya que poseemos las coordenadas de cada punto en un plano X, Y podemos calcular el área mediante la formula
EJE X cm
EJE Y cm
0 -0.4 -1.4 -3.4 -5.4 -7.4 -9.4 -11.4 -13.4 EJE -15.4 X cm -17.4 0 -19.4 0 -21.4 2 -23.4 4 -25.4 6 -27.8 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 37
0 -2.3 SECCIÓN 2∑ YX −∑ XY 1442.02−1295.86 A= A= -1.4 2 2 -2.9 Y -5.4 -6..8 -7.9 2c -7.6 2c 2c 2c 2c 2c 2c 2c 2c 2c 2c 2c 2c 2c 2c 2c 2.3c 2c m m -7.9 m m m m m m m m m m m m 0,0 m m m m 3 X 73.08 cm EJE-7.4 Y cm Tenemos que A= -6.9 0 -6.9 Q=67.6∗0.1 1.9 Y el caudal Q es igual a Q= A∗V -7.4 1.6c 2.1 Agu -7.9 m 1.3c 3 2.4c 1.5 a -7.8 cm que Q = 7.308 /seg = 0.007308 Lt/seg m 2cm mTenemos 1.4c 2 2.6c -7.7 1.5c 1.9c m 2.4 m 2.8c m 1.8c 2.6 2.1c m m 3.4c 3.4c 1.5c 0.6c 1cm m 3.1c 2.8 m 3.2c 3.3c m m m m m 3.4 m m 3.1 3.4 3.2 Ya que poseemos las coordenadas de cada punto en un 3.3 1.5 plano X, Y podemos calcular el área mediante la formula 0.6 1 705.3−597.4 ∑ YX −∑ XY A= A= 1.8 2 2 1.6 1.3 1.4
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3 Tenemos que A= 53.95 cm
Y el caudal Q es igual a
Q= A∗V
Q=53.95∗0.1375
3 Tenemos que Q = 7.41 cm /seg = 0.00741 Lt/seg
DISCUSIÓN DE RESULTADOS EL caudal de un río se puede calcular obteniendo el área de una sección transversal y el la velocidad del agua en ese punto, durante la práctica se obtuvieron éstos datos tomados en dos secciones del río; sabiendo que la teoría nos dice que el caudal de un flujo es constante debido a la conservación de la masa, tenemos que al calcular el caudal en ambas sección, este debe ser el mismo para las dos. En la siguiente tabla tenemos un pequeño resumen de los resultados. SECCIÓN 1
VELOCIDAD 0.1 m/s
ÁREA 3 73.08 cm
CAUDAL 3 7.308 cm /seg
2
0.1375m/s
3 53.95 cm
3 7.41 cm /seg
Al observar los resultados vemos que existe una aproximación al caudal en ambas 3 secciones, el error entre ellas es de 0.102 cm /seg y esto es debido a que
durante la toma de datos puede existir errores de medición debido a la inexactitud del instrumento o ya sea a la inexactitud o falta de habilidad de la persona involucrada, pero podemos decir que el resultado es aceptable, ya que ambos se aproximan demasiado; si decidimos obtener un promedio podemos decir que el caudal del río sería de 7.359
cm
3
/seg lo cual indica que el río estaba casi seco
ya que su tránsito de agua es demasiado lento, y esto puede deberse a que nos encontrábamos en verano el día que se llevó a cabo la práctica, ya que durante el invierno el caudal cambia debido a las lluvias frecuentes. José Manuel López Maldonado 201431450 Victor Omar Corzo 201431217
Bibliografía www.bivica.org/upload/medir-caudales-manual.pdf http://es.slideshare.net/emilycoylaramos/medicion-del-caudalpor-aforo-del-rio
