INFORME N°01 1. INTRODUCCION El caudal es la cantidad de agua que fluye por unidad de tiempo por un conducto abierto o cerrado como un río, riachuelo, acequia, un canal o una tubería. La hidrometría permite medir determinar el caudal del agua que fluye sobre alguna de estas estructuras donde ejemplos aplicados a esto podrían verse en la entrada o salida de agua en una planta de tratamiento, la que se consume en una ciudad, industria, etc .Es de suma importancia conocer el caudal que fluye por una determinada fuente y a que ese caudal fluctúa según las épocas del año y las condiciones meteorológica. Los medidores de caudal volumétrico pueden determinar el caudal de volumen de fluido de dos formas: • Directamente, mediante dispositivos de desplazamiento positivo • Indirectamente, mediante dispositivos de: presión diferencial, área variable,
velocidad, fuerza, etc. Puesto que la medida de caudal volumétrico en la industria se realiza, generalmente, con instrumentos que dan lugar a una presión diferencial al paso del fluido, fl uido, abordaremos en primer lugar los medidores de presión diferencial. Esta clase de medidores presenta una reducción de la sección de paso del fluido, dando lugar a que el fluido aumente su velocidad, lo que origina un aumento de su energía cinética y, por consiguiente, su presión tiende a disminuir en una proporción equivalente, de acuerdo con el principio de la conservación de la energía, creando una diferencia de presión estática entre las secciones aguas arriba y aguas abajo del medidor.
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2. RESUMEN La presente practica denominada “MEDICION
DE CAUDALES”
por
METODO INDIRECTO MEDIANTE USO DE FLOTADORES Y ESTIMACION DEL VALOR DE “n” se
realizó en la ruta Cusco - Abancay en el rio Ancahuasi
determinando el caudal de 1.586 m3/s lo que le hace un tipo de fluido con régimen laminar, con una pendiente de trabajo de 0.018, sección calculada del rio 1.61 m2, con un perímetro mojado de 8.83 mt, radio hidráulico de 0.18 mt. Con todos los datos obtenidos se calculó el coeficiente de rugosidad de 0.018., para ello se consideró cuatro secciones de trabajo utilizando el método del flotador en secciones transversales 1 y 2, con este método se tomaron valores promedio de velocidad media de 0.985 m/s El desarrollo de la práctica de campo se realizó con un objeto flotador (esfera de espuma de vidrio), un cronometro, cintas, wincha, estacas y otros elementos que permitan desarrollar adecuadamente el trabajo, ya en campo se tiene que seleccionar un tramo uniforme del rio, las secciones donde fluya libremente, sin turbulencias.
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3. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVO GENERAL
Determinar del caudal del rio Ancahuasi.
1.2. OBJETIVO ESPECIFICO
Determinación
de
velocidades
en
los
diferentes
especificados.
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Determinación de la sección transversal del rio
Determinación del coeficiente de rugosidad “N” de manning.
tramos
4. MARCO TEORICO 4.1. DESCRIPTIVO DEL METODO 4.2. DESCRIPCION DE MATERIALES Y HERRAMIENTAS 5. DESCRIPCION DEL PROCESO EXPERIMENTAL 5.1.
METODO FLOTADOR (MEDICION AREA-VELOCID AD)
Primer paso. Selección del lugar adecuado Se seleccionó un río de nombre Ancahuasi en el trayecto de cusco a Abancay un tramo uniforme de flujo uniforme.
Segundo paso. Medición de la velocidad.
Seleccionar los puntos de inicio y final del proceso experimental
Estimación de la distancia un total de 10 metros
Ubicación en el punto inicio con el flotador y otra en el punto final con el reloj o cronómetro.
Se medirá el tiempo de recorrido del flotador del punto inicial al punto final y se recomienda realizar un mínimo de 5 mediciones y sacar un promedio en cada tramo de los datos tomados.
TABLA N° 01 TIEMPO PROMEDIO POR TRAMOS Sección N°01 Tramos
Tiempo (seg)
Tramo A
10.25 seg.
Tramo B
9.80 seg.
Tramo C
9.85 seg.
Tramo D
10.90 seg.
Sección N°02
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Tramos
Tiempo seg)
Tramo A
10.30 seg.
Tramo B
9.85 seg.
Tramo C
9.80 seg.
Tramo D
10.70seg.
La velocidad de la corriente de agua del río se calcula con base en la siguiente ecuación. o
Velocidad = Distancia (A-B) ÷ Tiempo de recorrido.
TABLA N° 02 VELOCIDAD PROMEDIO POR TRAMOS Sección N°01 Tramos
velocidad (m/s)
Tramo A
0.98 m/s
Tramo B
1.02 m/s
Tramo C
1.019 m/s
Tramo D
0.92 m/s
Sección N°02 Tramos
velocidad (m/s)
Tramo A
0.97 m/s
Tramo B
1.01 m/s
Tramo C
1.020m/s
Tramo D
0.93m/s
FIG. 01 ESTRUCTURA PARA EL CALCULO DE VELOCIDADES
,
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Tercer paso. Medición del área de la sección transversal del río.
En el tramo se seleccionó, ubicó la sección o el Ancho 8.45 mt del río que presente las condiciones promedio y en la que se facilite la medición del área transversal.
Un método práctico, con aceptable aproximación para calcular el área transversal, es tomar la altura promedio.
dividir el ancho del río, en por lo menos en cuatro tramos y medir la profundidad en cada 1 metro estimado para luego calcular el promedio desde la progresiva inicial del rio de 0+000 hasta la progresiva 0+8.45
Calculamos ahora la profundidad promedio de acuerdo a los valores obtenidos
Puesto que la profundidad promedio, hm = (h1+ h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8) ÷ 8
SECCION 1 progresiva
OBSV.
BM
alturas
0.000 1.000
H=0 mt
2.000
H=0.22 mt
3.0
H=0.21 mt
4.0
H=0.24 mt
5.0
H=0.19 mt
6.0
H=0.17 mt
7.0
H=0.18 mt
8.0
H=0.18 mt
9.13
H=0.18 mt
Terreno
H=0
10.63
Altura media seccion 1
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H=0.196 mt
SECCION 2 PROGRESIVA
OBSV.
BM
alturas
0.000 0.85
H=0 mt
2.00
H=0.22 mt
3.00
H=0.20 mt
4.00
H=0.24 mt
5.00
H=0.17 mt
6.00
H=0.17 mt
7.00
H=0.18 mt
8.00
H=0.18 mt
9.30
H=0.15 mt
Terreno
H=0
10.60
Altura media
H=0.188 cm
seccion 2
Sección N° 01
0.196 cm
Sección N° 02
0.188 cm
Altura a utilizar para cálculos
0.19 cm
El área de la sección transversal del río se calcula con base en la siguiente ecuación: SECCION 1
SECCION 2
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SECCIONES
AREAS CALCULADAS
SECCION 1
1.66 m2
SECCION 2
1.59 m2
AREA A UTILIZAR PARA CALCULO
1.624 m2
Cuarto paso. Cálculo del Caudal del río.
Con los datos obtenidos se procede a calcular el caudal del río Q(caudal), con base en la siguiente ecuación.
Sección N° 01 TRAMOS
VELOCIDAD
AREA
CAUDAL (Q)
TRAMO A
0.98 m/s
1.66 m2
1.627 m3/s
TRAMO B
1.02 m/s
1.66 m2
1.693 m3/s
TRAMO C
1.019 m/s
1.66 m2
1.692 m3/s
TRAMO D
0.92 m/s
1.66 m2
1.527 m3/s
Caudal promedio sección 01 = 1.6348 m3/s
Sección N° 02 TRAMOS
VELOCIDAD
AREA
CAUDAL (Q)
TRAMO A
0.97 m/s
1.59 m2
1.542 m3/s
TRAMO B
1.01 m/s
1.59 m2
1.606 m3/s
TRAMO C
1.020m/s
1.59 m2
1.622 m3/s
TRAMO D
0.93m/s
1.59 m2
1.479 m3/s
Caudal promedio sección 02 = 1.562 m3/s
CAUDALES CAUDAL PROMEDIO SECCION 1
1.6348 m3/s
CAUDAL PROMEDIO SECCION 2
1.562 m3/s
CAUDAL A UTILIZAR PARA
1.598 m3/s
CALCULO
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Quinto paso. Calculo de pendiente FIG. 02 Calculo de pendiente
m =ARC TANG-1(0.046/15) m=1.8% m=0.018
5.2. ESTIMACION DEL VALOR DE N DE MANNING
Q=
∗ ⁄3 ∗ ⁄
Donde: A: área de sección R(RH): radio hidráulico S: pendiente N: coeficiente de rugosidad de manning
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Área= 1.305 mt Ancho de rio = 8.45 mt Altura de espejo de agua= 0.19 mt
= 1.624
= 8.45+0.19+0.19 = 0.18 mt
= =
∗ ⁄3 ∗ ⁄
1.624∗0.18 ⁄3 ∗0.018 ⁄ 1.598
= 0.043
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Valores de n para nuestro canal Tierra
0.020
Roca
0.025
Grava fina
0.024
n0
Grava gruesa
0.028
Suave
0.000
Menor
0.005
n1
Moderada
0.010
Severa
0.020
Gradual
0.000
Ocasional
0.005
n2
Frecuente
0.010 – 0.015
Despreciable
0.000
Menor
n3
0.010 – 0.015
Apreciable
0.020 – 0.030
Severo
0.040 – 0.060
Bajo
0.005 – 0.010
Medio
0.010 – 0.025
Alto
n4
Muy alto
0.025 – 0.050 0.050 – 0.1
Menor
1,000
Apreciable
m5
Severo
1,300
=(n0+n1+n2+n3+n4) m5 = (0.028+0.005+0.005+0.000+0.008) 1.000 n=0.046
Nota:
= 0.043
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1,150
ligera variación =0.046
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1.
CONCLUSIONES
Concluimos que el caudal del rio Ancahuasi tiene un caudal
estimado de 1.586 m3/s con un tipo de régimen de flujo laminar.
Podemos concluir que las velocidades en los cantos son inferiores adoptando velocidades menores y en el centro adopta velocidad máxima la que le hace un fluido de flujo laminar, determinando con un promedio ponderado de las velocidades resultando Vx (velocidad media) = 0.985 m/s.
Concluimos que el coeficiente de rugosidad de manning es 0.043.
6.2.
RECOMENDACIONES
Recomendamos la utilización de más esferas para de tecnopor para cálculo de velocidades más cercanas a una precisión
Recomendamos la designación de una persona para la toma exclusiva del tiempo y datos que transcurre en cada tramo, para aseverar con más realeza los datos.
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Tener conocimientos acerca de fluidos, topografía.
7. GLOSARIO DE TÉRMINOS Aforo: Determinación del volumen de agua que fluye por un sitio en un determinado tiempo (caudal).
Área mojada: Es el área de la sección transversal del flujo normal a la dirección del flujo.
Canal: Son conductos abiertos o cerrados en los que el agua circula debido a la acción de la gravedad y sin ninguna presión.
Correntómetro: Es el medidor de corriente (velocímetro), instrumento apto para medir la velocidad de corrientes en el mar, rio, arroyos, puertos, etc.
Flotador: Pequeño cuerpo de un material o aleación ligera. Flujo: Es el movimiento de un fluido, de un lugar a otro. Fricción: Es la resistencia del fluido a ser movido o desplazado. Lámina de agua: Espesor de la capa de agua con que una superficie de tierra, supuestamente a nivel, quedaría cubierta con un volumen de agua.
Molinete Es un medidor de la velocidad del flujo de agua en canales abiertos. Pendiente: Es la inclinación o desnivel en un elemento lineal, material o constructivo.
Perímetro mojado: Es la longitud de la línea de la intersección de la superficie mojada del canal con la sección transversal normal a la dirección del flujo.
Radio hidráulico: Es un parámetro importante en el dimensionamiento de canales, tubos, y otros componentes de las obras hidráulicas, Físicamente es Radio hidráulico = Área mojada/ Perímetro mojado.
Tirante: Es la altura del agua, viene hacer la distancia entre la lámina de agua y el fondo del agua.
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8. REVISION BIBLIOGRAFICA
"Ingeniería de los Recursos Hidráulicos", RAY E.LINSLEY Y FRANZINI. Edit. Continental S.A. Año.
"Ingeniería de Sistemas en Recursos Hidráulicos",WARREN A. HALL. Edit. Continental S.A.
"Introducción a la Teoría de la Operación de Distritos y Sistemas de Riego", PALACIOS VELEZ México Año 1977
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9. ANEXOS
EQUIPO DE TRABAJO GRUPO
DETERMINACION DE VELOCIDADES EN TRAMOS pág. 15
MEDICION ANCHO DE RIO
DEDICION DE ALTURA MEDIA SECCION 1
pág. 16
