HIDROLOGÍA
“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADADANO CIUDADADANO” ”
AFORO DEL RÍO ANGASMAYO-CHUPACA CARHUARICRA ESTRELLA, Jaquelin CARHUAS TAPIA, Yuri OLIVARES Gian TUNQUE CASTILLO, Dayana VILCA YARANGA, Natalia ZANABRIA SANCHEZ, Luis HIDROLOGÍA Ing. QUISPE ARELLANO, Jhonnatan Hilario HUANCAYO - 2017
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Contenido 1. RESUMEN ........................................................................................................................................... 3 2. MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................... 4 A.
Método del flotador: ............................................................................................................ 4
B.
Método del correntómetro: ................................................................................................ 6
C.
Ecuación de Manning: ......................................................................................................... 6
D.
Máximas Avenidas ................................................................................................................. 9
3. ASPECTOS GENERALES ................................................................................................................ 13 4. EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES ................................................................................ 15 5. METODOLOGÍA ............................................................................................................................. 17 A.
Método del flotador: .......................................................................................................... 17
B.
Método del correntómetro: .............................................................................................. 22
6. RESULTADOS ................................................................................................................................... 23 A.
............................................................................................................ 23 Método del flotador ............................................................................................................
Cálculo del área transversal ............................................................................................. 24
Cálculo de la velocidad v elocidad promedio (Vm) ..................................................................... 24
Cálculo del caudal: ............................................................................................................ 25
B. Método del Correntómetro o Molinete ............................................................................ 25
C.
Programa HIDROESTA: ........................................................................................................ 25 Método de Manning .......................................................................................................... 26
Cálculo de Perímetro Mojado ......................................................................................... 26
Cálculo del Radio Hidráulico ........................................................................................... 27
D.
Análisis de Máximas avenidas .......................................................................................... 27 Método de Gumbel ............................................................................................................ 27
7. CONCLUSIONES ............................................................................................................................ 30 8. ANEXOS ........................................................................................................................................... 31 8.1
FORMATO DE DATOS ........................................................................................................... 31
8.2
DATOS DE CAMPO ............................................................................................................... 32
9. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................ 34
HIDROLOGÍA
Contenido 1. RESUMEN ........................................................................................................................................... 3 2. MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................... 4 A.
Método del flotador: ............................................................................................................ 4
B.
Método del correntómetro: ................................................................................................ 6
C.
Ecuación de Manning: ......................................................................................................... 6
D.
Máximas Avenidas ................................................................................................................. 9
3. ASPECTOS GENERALES ................................................................................................................ 13 4. EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES ................................................................................ 15 5. METODOLOGÍA ............................................................................................................................. 17 A.
Método del flotador: .......................................................................................................... 17
B.
Método del correntómetro: .............................................................................................. 22
6. RESULTADOS ................................................................................................................................... 23 A.
............................................................................................................ 23 Método del flotador ............................................................................................................
Cálculo del área transversal ............................................................................................. 24
Cálculo de la velocidad v elocidad promedio (Vm) ..................................................................... 24
Cálculo del caudal: ............................................................................................................ 25
B. Método del Correntómetro o Molinete ............................................................................ 25
C.
Programa HIDROESTA: ........................................................................................................ 25 Método de Manning .......................................................................................................... 26
Cálculo de Perímetro Mojado ......................................................................................... 26
Cálculo del Radio Hidráulico ........................................................................................... 27
D.
Análisis de Máximas avenidas .......................................................................................... 27 Método de Gumbel ............................................................................................................ 27
7. CONCLUSIONES ............................................................................................................................ 30 8. ANEXOS ........................................................................................................................................... 31 8.1
FORMATO DE DATOS ........................................................................................................... 31
8.2
DATOS DE CAMPO ............................................................................................................... 32
9. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................ 34
HIDROLOGÍA
HIDROLOGÍA
1.
RESUMEN
El caudal es la cantidad de agua que fluye por unidad de tiempo por un ducto abierto o cerrado como un río, riachuelo, acequia, un canal o una tubería. Existen diferentes métodos para la medición de caudales, para la medición del caudal para el presente trabajo se empleó el método del flotador y método del correntómetro ambos métodos fueron aplicados en el río cunas en la localidad de Angasmayo, el tramo trabajado fue de 20m, en los siguientes líneas se explicará a grandes rasgos la aplicación de estos métodos y los resultados obtenidos. obtenidos.
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HIDROLOGÍA
HIDROLOGÍA
2. 2.1.
MARCO TEÓRICO
Caudal
Es la cantidad de agua que pasa por un lugar o punto determinado ya sea de un canal, acequia, río, etc. en un tiempo determinado, determinado, es decir; corresponde a un volumen de agua por unidad de tiempo y se puede expresar el caudal en las siguientes unidades:
; ; ; ; ; ℎ ℎ
2.2.
Métodos para la medición de caudales: Los más utilizados son:
Método del flotador
Método volumétrico
Estructuras Estructuras de medición de agua
Método del correntómetro
Método del limnímetro li mnímetro o carga piezométrica
A. Método del flotador: Método práctico empleado en ríos, acequias, solo da el caudal aproximado ya que no es preciso, precis o, para ello se trabaja en un tramo de 20m a 50m y espacio donde el agua escurra libremente y de manera tranquila. (Vasquez.V.A., 2017)
Determinación Determinación de la velocidad de flujo (V):
En el tramo escogido del terreno, se ubican dos puntos (inicial y final). fi nal). Luego, se lanza el flotador en el punto inicial aguas arriba y con un cronómetro se mide el tiempo que demora en llegar al punto final. Esta operación se debe repetir por lo menos unas 4 a 5 veces y sobre la base de ello se determina un tiempo promedio.
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HIDROLOGÍA
HIDROLOGÍA
Determinación del área del canal o río (A) : (Vasquez.V.A., 2017)
El área de la sección será:
Determinación del área del caudal (Q):
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HIDROLOGÍA
HIDROLOGÍA
B. Método del correntómetro: En este método la velocidad del agua se mide por medio de un instrumento llamado correntómetro que mida la velocidad de un punto dado de la masa del agua. Existen varios tipos de correntómetro, siendo las más usadas los de hélices de los cuales has de varios tamaños cuando más grandes sean los caudales más altos serán las velocidades y mayor debe ser el tamaño del aparato, cada correntómetro debe tener un certificado de calibración. =∗+
V: Velocidad del agua en m/s n: Número de vueltas de la hélice por segundo a: Paso real de la hélice en metros b: Llamada de velocidad de frotamiento en m/s El correntómetro mide la velocidad en un punto, para obtener la velocidad media de un curso de agua, para ello se debe medir la velocidad en dos, tres o más tramos y a diversas profundidades a lo largo de una vertical o a partir de la superficie del agua. (Vasquez.V.A., 2017)
C. Ecuación de Manning: La ecuación de Manning es un método que se basa en la relación matemática de las características geométricas e hidráulicas del rio. La expresión matemática esta da por:
Q= (1/n ) x AR 2/3S1/2 Q= Caudal (/s) A= Área de la sección ( ) n = Parámetro de rugosidad de Manning R= Radio hidráulico (m) S = Pendiente (m/m)
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HIDROLOGÍA Según LINSLEY (1998) La principal fuente de error al aplicar la ecuación se produce al
HIDROLOGÍA Según LINSLEY (1998) La principal fuente de error al aplicar la ecuación se produce al estimar el coeficiente de rugosidad (n) dado que Q es inversamente proporcional a ( n). Puesto que el valor promedio de ( n) para corrientes naturales es de alrededor de 0,035, un error de 0,001 en el valor de (n), representa aproximadamente el 3% en caudal. Además semana que pueden existir dudas acerca de la variabilidad de la sección transversal, debido a que a menudo los ríos forman cauces alto y re depositen material en los caudales bajos. En las condiciones más favorables, se puede esperar un erro del 10% utilizando esta ecuación. (UNIVERSIDAD DE TALCA)
Parámetros Hidráulicos:
Perímetro Mojado: Es un perímetro hidráulico que corresponde a la longitud del fondo del lecho. En la figura el perímetro mojado está dado por la suma de los segmentos A,B,C,D y E
FIGURA1: Cálculo del Perímetro mojado de un río
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HIDROLOGÍA
Radio Hidráulico: Corresponde a la relación matemática entre el perímetro
HIDROLOGÍA
Radio Hidráulico: Corresponde a la relación matemática entre el perímetro mojado y el área de la sección transversal del rio.
CUADRO 1 - Valores del coeficiente n de rugosidad de Manning Canales sin vegetación Sección transversal uniforme, alineación regular sin guijarros ni vegetación, en suelos sedimentarios finos Sección transversal uniforme, alineación regular, sin guijarros ni vegetación, con suelos de arcilla duros u horizontes endurecidos Sección transversal uniforme, alineación regular, con pocos guijarros, escasa vegetación, en tierra franca arcillosa Pequeñas variaciones en la sección transversal, alineación bastante regular, pocas piedras, hierba fina en las orillas, en suelos arenosos y arcillosos, y también en canales recién limpiados y rastrillados Alineación irregular, con ondulaciones en el fondo, en suelo de grava o esquistos arcillosos, con orillas irregulares o vegetación Sección transversal y alineación irregulares, rocas dispersas y grava suelta en el fondo, o con considerable vegetación en los márgenes inclinados, o en un material de grava de hasta 150 mm de diámetro Canales irregulares erosionados, o canales abiertos en la roca (b) Canales con vegetación
0,016 0,018 0,020
0,023
0,025
0,030 0,030
Gramíneas cortas (50-150 mm) Gramíneas medias (150-250 mm) Gramíneas largas (250-600 mm) (c) Canales de corriente natural Limpios y rectos Sinuosos, con embalses y bajos
0,030-0,060 0,030-0,085 0,040-0,150 0,025-0,030 0,033-0,040
Con muchas hierbas altas, sinuosos
0,075-0,150
FUENTE: (FAO)
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HIDROLOGÍA
HIDROLOGÍA
D. Máximas Avenidas
Método Racional
Estima el caudal máximo a partir de la precipitación, abarcando todas las abstracciones en un solo coeficiente c (coeficiente de escorrentía) estimado sobre la base de las características de la cuenca. Muy usado para cuencas de Área < 10 K 3. Es un modelo que responde bien a lluvias de alta intensidad y corta duración (cuencas pequeñas). Considera que la duración de la Precipitación es igual a la del Tiempo de Concentración. La descarga máxima de diseño, según esta metodología, se obtiene a partir de la siguiente expresión:
Donde: Q
: Descarga máxima de diseño (3/s)
C
: Coeficiente de escorrentía (Ver Tabla Nº 01)
I
: Intensidad de precipitación máxima horaria (mm/h)
A
: Área de la cuenca (K )
Q
: Descarga máxima de diseño (3/s)
C
: Coeficiente de escorrentía (Ver Tabla Nº 01)
I
: Intensidad de precipitación máxima horaria (mm/h)
A
: Área de la cuenca (ha)
El valor del coeficiente de escorrentía se establecerá de acuerdo a las características hidrológicas y geomorfológicas de las quebradas cuyos cursos interceptan el alineamiento de la carretera en estudio. En virtud a ello, los coeficientes de escorrentía variarán según dichas características.
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HIDROLOGÍA
HIDROLOGÍA
TABLA N°1: Coeficientes de escorrentía método racional
Método de Gumbel
Para determinar el caudal máximo para un periodo de retorno se utiliza la ecuación:
Siendo:
Donde: Qmáx
= caudal máximo para un periodo de retorno determinado (3/s)
N
= número de años de registro
Qi
= caudales máximos anuales registrados (3/s)
Qm
= caudal promedio (3/s)
T
= periodo de retorno
σN , N
= constantes en función de N (variables reducidas) Ver Tabla N°2
σQ
= desviación estándar de los caudales
Para calcular el intervalo de confianza, o sea, aquel dentro del cual puede variar Q máx dependiendo del registro disponible se hace lo siguiente:
10
HIDROLOGÍA
HIDROLOGÍA 1.- Si = 1 − 1 , varía entre 0,2 y 0,8, el intervalo de confianza se calcula con la fórmula:
Dónde: N = número de años de registro = constante en función de (tabla N° 2) Qm = caudal promedio (3/s) σN = constantes en función de N (variables reducidas) Ver Tabla 1 σQ = desviación estándar de los caudales, ecuación (2)
2.- Si > 0,9 el intervalo de confianza se calcula con la fórmula:
Zona de comprendida entre 0,8 y 0,9 se considera de transición, donde △Q es proporcional al calculado con las ecuaciones 3 y 4 dependiendo del valor de . Finalmente el caudal máximo de diseño para un cierto periodo de retorno será igual al caudal máximo calculado con la ecuación (1) más el intervalo de confianza calculado con la ecuación (3) o (4).
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HIDROLOGÍA
HIDROLOGÍA TABLA N°2
TABLA N°3
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HIDROLOGÍA 3.
ASPECTOS GENERALES
HIDROLOGÍA 3.
ASPECTOS GENERALES
OBJETO DEL ESTUDIO El presente informe tiene por finalidad efectuar la siguiente investigación en el Río Cunas, Sector de Angasmayo: Medir la escorrentía (aforo) del río Cunas. Estimar las avenidas máximas en el río Cunas.
UBICACIÓN DEL ÁREA EN ESTUDIO El terreno en estudio se encuentra ubicado en el distrito de Sincos, Provincia de Jauja, ubicada en el Departamento de Junín. Distrito
: Chambara
Provincia
: Concepción
Departamento
: Junín
Localidad
: Angasmayo
Imagen1. Ubicación de estudio
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HIDROLOGÍA
HIDROLOGÍA
ACCESO AL ÁREA EN ESTUDIO El acceso destinado para la visita, reconocimiento del lugar y posterior medición de caudales fue en la Localidad de Angasmayo - Río Cunas, partiendo desde el Parque Humanmarca el día 04 de junio de 2017
Imagen 2. Coordenadas de ubicación de Angasmayo
CONDICIÓN CLIMÁTICA La temperatura ambiental el día de visita fue aproximadamente de 18°C con condiciones ambientales soleadas y presencia de lluvia.
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HIDROLOGÍA
4.
EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES
EQUIPOS EMPLEADOS:
GPS: Proporciona información sobre posicionamiento
Distanciómetro láser: Instrumento electrónico de medición para calcular la distancia
CORRENTÓMETRO: Instrumento para medir la velocidad de corrientes en fluidos.
EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL:
CASCO:
CHALECO DE SEGURIDAD:
GUANTES
BLOQUEADOR:
LENTES DE SOL
BOTAS DE AGUA:
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HIDROLOGÍA
INSTRUMENTOS EMPLEADOS:
CINTA MÉTRICA
MIRA METÁLICA:
WINCHA DE 5M
MATERIALES EMPLEADOS:
LIBRETA DE CAMPO
CALCULADORA
CRONÓMETRO
CORDEL
8 FLOTADORES:
16
HIDROLOGÍA
5.
METODOLOGÍA
Proceso de Aforo en el Río Cunas-Angasmayo A. Método del flotador: Este método se fundamenta en que los objetos se mueven a la misma velocidad que el agua, en la cual flotan, por consiguiente medir la velocidad del objeto flotante es medir la de la línea de flujo en la cual se mueven.
Ventajas a) Miden directamente la velocidad superficial. b) No les afecta los acarreos de material. c) Su costo es pequeño o nulo.
Desventajas a) Imprecisión, debido a que miden la velocidad superficial. b) Imposibilidad de controlar su trayectoria, sobre todo en ríos amazónicos. c) Dificultad de utilizarlos cerca de las márgenes.
Pasos a seguir: a) Se escoge el tramo recto “A” y “B”, este lugar debe ser el adecuado, puede coincidir con la sección transversal en donde se encuentra la estación hidrométrica u otro lugar en donde el agua fluya naturalmente, en lo posible que no existan piedras grandes o troncos.
Imagen 3.
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HIDROLOGÍA
b) Medir el ancho del río, en metros (a), medir la distancia que recorrerá el flotador desde A (inicio) y B (final). Se recomienda entre 10 m y menor que 30 m.
Imagen 4. c) Se sueltan los flotadores y se cronometra el tiempo que demora en recorrer la distancia desde el punto A hasta B.
Imagen 5.
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HIDROLOGÍA
d) Además de los procedimientos descritos es necesario conocer el área de la sección transversal del río, para lo cual se procedió a tomar alturas de dicha sección para realizar el cálculo del área.
Imagen 6.
Imagen 7.
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HIDROLOGÍA
Cálculo del caudal:
Cálculo del tiempo promedio en segundos (tp):
a. Para el cálculo del tiempo que demoran los flotadores de llegar de A hasta B, se requiere del cronómetro, calculadora y formato. b. Se deben lanzar como mínimo 3 flotadores hacia la margen derecha, 3 en el centro y 3 en la margen izquierda de la sección del río. El número de flotadores que se utilice para el aforo se realice en un tiempo tal que no se produzcan variaciones superiores a 1 cm entre el nivel de agua al inicio y al final del aforo. c. Se lanzará cada uno de los flotadores (f), antes de pasar por el punto A con la finalidad de que cada flotador alcance una velocidad constante y se estabilice su trayectoria. d. El tiempo promedio es igual, a la suma del tiempo que se demora cada flotador, y se divide entre el número de los flotadores, en este caso entre 9.
Recomendaciones:
Es importante medir los tiempos con la mayor exactitud posible.
Durante el mes se realizará un total de 8 aforos, es decir 2 aforos como mínimo por semana.
Cuando se observe vientos fuertes no realizar el aforo para que los flotadores no desvíen su trayectoria.
Cálculo de la velocidad en metros sobre segundo: V (m/s):
V : Velocidad es expresada en metros sobre segundos (m/s).
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HIDROLOGÍA
D : Distancia recorrida del flotador desde A hasta B, está expresado en metros (m).
Tp : Es el tiempo promedio que recorre los flotadores desde A hasta B, está expresado en segundos (s)
Cálculo de la velocidad media en la vertical: (Vm)
Este valor es la velocidad corregida del flujo de agua en cada sección y es igual a la velocidad del flotador o superficial (Vs) multiplicada por un coeficiente que existe entre la velocidad media de la sección y la superficial, para los diferentes tipos de cauces. Según los hidrólogos esta velocidad media suele variar entre 0,75 y 0’90 veces la velocidad en la superficie según se trate de cauces
naturales pequeños o grandes, respectivamente.
Cálculo del área de la sección, expresado en metros cuadrados: A (m2)
Fórmula del Área: (A)
A : Área de la sección, expresada en metros cuadrados (m2). hp : Profundidad promedio (m). a : Ancho del río, expresado en metros (m) Se requiere medir el ancho del río y calcular la profundidad promedio del río:
Ancho del río: (a) se mide con una cinta métrica.
Cálculo de la profundidad media: (hp)
Dividir como mínimo el río en 3 partes, sondear el ancho del río para medir las diferentes profundidades y se obtiene el promedio. El observador puede medir las profundidades desde el carro huaro, puente o vadeando el río (periodo de estiaje) y las profundidades puede medirlo por medio de una regla, madera o soga con lastre.
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HIDROLOGÍA
Imagen 8.
Cálculo del caudal: (Q) Fórmula del caudal: (/s)
Q
: Caudal de agua, expresada en metros cúbicos sobre segundos ( /s).
A
: Área de la sección, expresada en metros cuadrados (m2).
Vm
: Velocidad media del agua, expresado en metros sobre segundos (m/s)
B. Método del correntómetro: También llamado molinete o reómetro, es el aparato concebido para determinar la velocidad de una corriente de agua, tales como canales de laboratorio, alcantarillados, mares, ríos, estuarios, bahías, arroyos y quebradas. Según su técnica de fabricación, los correntómetros permiten medir velocidades altas, medias y bajas. El correntómetro está provisto de una hélice (también llamada rotor, aspa, copa o cazoleta, según el tipo del correntómetro) que gira en un eje, por efecto de la corriente líquida.
Pasos a seguir: a. Se realiza la lectura de velocidades en la sección transversal del río. b. Se divide la sección en tramos homogéneos para realizar las lecturas.
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HIDROLOGÍA
Imagen 9.
Cálculo del caudal: El área de cada subsección se calculará fácilmente considerándola como un paralelogramo cuya base (ancho del tramo) se multiplica por el promedio de las profundidades que delimitan dicha subsección. El caudal de agua que pasa por una subsección se obtiene multiplicando su área por el promedio de las velocidades medias registradas, en cada extremo de dicha subsección. El caudal de agua que pasa por el río es la suma de los caudales que pasan por todas las subsecciones
6.
RESULTADOS
A. Método del flotador Datos del perfil transversal de la acequia 0m
0,18m
A0
0,29m 0,53m 0,54m 0,7m 0,85m 0,83m
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
0,74m 0,64m 0,54m
A8
A9
0,55m
A10
0m
A11
27,48m
23
HIDROLOGÍA
TRAMO
Cálculo del área transversal L(m)
h(m)
Área ( ) =
A0
1
0,18
0,09
A1
2
0,29
0,47
1 =
A2
3
0,53
1,23
2 =
A3
2
0,54
1,07
3 =
A4
2
0,70
1,24
A5
3
0,85
2,325
A6
2
0,83
1,68
5 =
A7
2
0,74
1,57
6 =
A8
2
0,64
1,38
7 =
A9
3
0,54
1,77
A10
1
A11
0,55
3.48
4 =
8 =
0,545
0
9 =
0,957
Área Total
10 =
14,327
11 =
0,0 + 0,18
2 0,18 + 0,29 2 0,29 + 0,53 2 0,53 + 0,54 2 0,54 + 0,70 2 0,70 + 0,85 2 0,85 + 0,83 2 0,83 + 0,74 2 0,74 + 0,64 2 0,64 + 0,54 2 0,54 + 0,55
2 0,55 + 0,0 2
∗ 1 = 0,09 ∗ 2 = 0,47 ∗ 3 = 1,23 ∗ 2 = 1,07 ∗ 2 = 1,24 ∗ 3 = 2,32 ∗ 2 = 1,68 ∗ 2 = 1,57 ∗ 2 = 1,38 ∗ 3 = 1,77 ∗ 1 = 0,55
∗ 3,48 = 0,96
Cálculo de la velocidad promedio (Vm) PRUEBA
Longitud (m)
Tiempo(seg)
1
20
16,86
2
20
15,90
3 4
20 20
14,88 16,82
5
20
14,96
6
20
13,42
7
20
15,30
8
20
14,02
9
20
15,22
10 20 Tiempo promedio
13,81 15,119
Velocidad Superficial promedio es:
=
,
= 1,322/
24
HIDROLOGÍA
Cálculo del caudal:
= 0,70 ∗ Distancia (m) h(m) Vm(m/s) 1 0,18 0,1 2 1,24 0,2 3 0,53 0,4 2 0,54 0,5 2 0,70 0,6 3 0,85 0,8 2 0,83 0,7 2 0,74 0,6 2 0,64 0,5 3 0,54 0,3 1 0,55 0,2 3.48 0 0,0 Temperatura promedio
Temperatura °C 11,3 11,3 11,4 11,5 11,6 11,4 11,6 11,4 11,3 11,4 11,5 11,5 11,43
= 0,70 ∗ 1,322/
= 0,925/ = ∗ = 14,3272 ∗ 0,925/ = 13,258 3/s
El caudal obtenido mediante el método del flotador identifica la existencia de cauda máxima 13,258 /s
B. Método del Correntómetro o Molinete Datos del correntómetro:
Programa HIDROESTA: Tramo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Área ( ) 0,100 0,470 1,230 1,070 1,240 2,325 1,680 1,570 1,380 1,770 0,545 0,957
Velocidad (m/s) 0,150 0,150 0,300 0,450 0,550 0,700 0,750 0,650 0,550 0,400 0,250 0,100
Caudal ( /s) 0,015 0,071 0,369 0,482 0,682 1,628 1,260 1,021 0,759 0,708 0,136 0,096
25
HIDROLOGÍA
El caudal obtenido mediante el método del correntómetro identifica la existencia caudal de Q = 7,225 /s
C. Método de Manning
Cálculo de Perímetro Mojado
A J
B C E
Perimetros A B C D E F G H I J Perímetro Mojado
1,480 1,750 2,260 1,750 4,250 2,500 2,000 2,000 1,000 4,520 23,510
F
Mediante la Fórmula Pitagórica A= ((X2-X1)2 (Y2-Y1)2)1/2 A= ((1,25-0)2+(0,2-1)2)1/2 A= 1,48m
RH= Sección transversal/Perímetro mojado RH = 14,327 /23,51 RH = 0,609m
26
HIDROLOGÍA
Cálculo del Radio Hidráulico = (/ ) //
Q= Caudal (/s) A= Área de la sección () n = Parámetro de rugosidad de Manning R= Radio hidráulico (m) S = Pendiente (m/m)
D. Análisis de Máximas avenidas
Método de Gumbel N
Q /s
AÑO
Qm2
1
1981
105,93
11221,165
2
1982
75,60
5715,360
3
1983
74,20
5505,64
4
1984
70,14
4919,620
5
1985
67,70
4583,290
6
1986
64,97
4221,101
7
1987
60,30
3636,090
8
1988
55,17
3043,729
9
1989
53,64
2877,250
10
1990
53,57
2869,745
11
1991
52,33
2738,429
12
1992
51,68
2670,822
13
1993
47,92
2296,326
14
1994
47,91
2295,368
15
1995
45,10
2034,010
16
1996
43,48
1890,510
17
1997
43,31
1875,756
18
1998
42,75
1827,563
19
1999
36,10
1303,210
20 TOTAL
2000
13,92 1105,720
193,766 67718,750
FUENTE: (UNCP)
27
HIDROLOGÍA
Qm
Q
55,286
N
18,621
Qi N Qm 2
Q
2
N 1
Método de Gumbel utilizando la fórmula general de Ven Te Chow:
QT = Qm + K x 18,62 PERIODO DE RETORNO años
Qm 55,286 Método de Gumbel utilizando la fórmula general: KT=Factor de Frecuencia T años 5
0,720
10
1,305
20
1,866
50
2,592
100
3,137
200
3,679
500
4,395
Q total /s
5
68,686
10
79,581
20
90,032
50 100 200 500
103,559 113,696 123,796 137,121
PERIODO DE RETORNO años 5 10 20 50 100 200 500
Qmax /s 74,311 86,455 98,599 114,652 126,796 138,940 154,993
28
HIDROLOGÍA
N 1,063 YN 0,524 Qm 55,286 Cálculo de caudal de diseño
PERIODO DE RETORNO años 5 10 20 50 100 200 500
Qmax /s 74,311 86,455 98,599 114,652 126,796 138,940 154,993
Intervalo Qd 94,284 106,427 118,571 134,625 146,769 158,913 174,966
54,338 66,482 78,626 94,679 106,823 118,967 135,020
29
HIDROLOGÍA
7.
CONCLUSIONES
Del estudio realizado podemos sacar las siguientes conclusiones: -
Con respecta al caudal aforado, mediante el uso del correntómetro el caudal total que se midió fue de 7,224 /ss, a diferencia del método del flotador 13,258/ss, ambos resultados no son iguales probablemente se debe a un factor importante como la toma de datos y los cálculos en gabinete. El método del flotador es de fácil de aplicar en ya que no necesita de mucha inversión, sin embargo los caudales obtenidos no tienen mucha precisión.
-
Por otro lado Los caudales obtenidos por la ecuación de Manning se aproximan al del correntómetro, esa incertidumbre obtenida se produce por las estimaciones del coeficiente de rugosidad
-
El cálculo de caudales es un dato básico e indispensable para muchas obras civiles e hidráulicas por ello el caudal máximo estimado mediante el método de Gumbel indica que éstos dependen de la variable climatológica como las precipitaciones en las diferentes estaciones del año.
30
HIDROLOGÍA
8.
ANEXOS
8.1 FORMATO DE DATOS Distancia (m)
h(m)
Vm(m/s)
Temperatura °C
AREA
Temperatura promedio n
TEMPERATURA DEL AGUA PROMEDIO
n= Coeficiente de rugosidad
GPS A B Longitud Latitud altitud Pendiente
HUELLA HIDRAÚLICA cm A B
PRUEBA
Longitud (m)
1
20
2 3
20 20
4
20
5
20
6
20
7
20
8
20
9
20
10
20
Tiempo(seg)
Tiempo promedio
31
HIDROLOGÍA
8.2 DATOS DE CAMPO DETERMINACIÓN DEL PROMEDIO DE LA TEMPERATURA
Distancia (m) 1 2 3 2 2 3 2 2 2 3 1 3.48
h(m)
Vm(m/s)
Temperatura °C
0,18 0,1 1,24 0,2 0,53 0,4 0,54 0,5 0,70 0,6 0,85 0,8 0,83 0,7 0,74 0,6 0,64 0,5 0,54 0,3 0,55 0,2 0 0 Temperatura promedio
n
11,30 11,30 11,40 11,50 11,60 11,40 11,60 11,40 11,30 11,40 11,50 11,50 11,43
ÁREA m2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
0,090 1,470 0,820 1,070 1,240 2,325 1,680 1,570 1,380 1,770 0,545 0,957
0,036
n= Coeficiente de rugosidad HUELLA HIDRAULICA cm
A B TEMPERATURA DEL AGUA PROMEDIO
52 1,1
12°C
GPS A B Longitud Latitud Altitud Pendiente
88669860 456813 0,75° 23,806´W 12°01,929´ S 3430 msnm 0,31
DETERMINACION DEL TIEMPO PROMEDIO DE ACUERDO A LAS LONGITUDES PRUEBA
Longitud (m)
Tiempo(seg)
32
HIDROLOGÍA
1 20 2 20 3 20 4 20 5 20 6 20 7 20 8 20 9 20 10 20 Tiempo promedio
16,860 15,900 14,880 16,820 14,960 13,420 15,300 14,020 15,220 13,810 15,119
33
HIDROLOGÍA
9.
BIBLIOGRAFÍA
FAO. Medición sobre el terreno de la erosión y de la escorrentía. [En línea] http://www.fao.org/docrep/T0848S/t0848s06.htm. UNCP. INFORME DE LA CUENCA DEL RÍO CUNAS. [En línea] UNIVERSIDAD DE TALCA. Aplicación de la ecuación de manning para la estimación de caudales instantaneos en le río maule. [En línea] http://eias.utalca.cl/Docs/pdf/Publicaciones/tesis_de_grado/flores%201999.pdf. Vasquez.V.A. 2017. Fundamentos de la Ingeniería de Riego. [En línea] Febrero de 2017. https://es.scribd.com/document/350083817/Fundamentos-de-La-Ingeniería-de-Riego.
34
HIDROLOGÍA ÁLBUM FOTOGRÁFICO
Imagen 1: Indicaciones del Ing. Jhonnatan para ejecución del trabajo.
Imagen 2: Flotadores que nos ayudarán para medir la velocidad del caudal.
Imagen 3: Río Cunas en
Angasmayo punto de inicio a realizar el trabajo.
35
HIDROLOGÍA
Imagen 4: Equipo Correntómetro
Imagen 5: Los compañeros Luis, Yuri y Gian ingresaron al río para la medición del ancho del rio en nuestro punto de estudio.
Imagen 6: Se muestra la presencia de los compañeros en la mitad de la trayectoria del río.
36
HIDROLOGÍA
Imagen 7: llegada al otro extremo del río para la medición delimitación del área de estudio.
Imagen 8: Medición de la distancia del río Cunas-Angasmayo .
37
HIDROLOGÍA Imagen 9: Medición de la altura del río hasta en otro extremo con la ayuda de la mira.
38
HIDROLOGÍA PASOS PARA LA MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DEL CAUDAL
Imagen 10: La compañera Natalia, está deslizando los flotadores como punto de inicio.
Imagen 11: Punto medio de ubicación del flotador para la medición de la velocidad del caudal, mediante el uso del cronómetro.
Imagen 12: Punto de llegada del primer flotador en una longitud de 50m.
39
