1 VERTEDERO (AFORADOR) TRIANGULAR TIPO THOMPSON* Con el vertedero (aforador) rectangular de cresta aguda se puede medir caudales entre 0 y 300 l/s.Los puntos a tomar en cuenta para obtener resultados confiables en el aforo son: La posición del vertedero tiene que estar bien alineada. Su posición con respecto al flujo de agua tiene que ser perfectamente vertical (verificar con nivel de carpintero). La posición del borde superior tiene que ser perfectamente horizontal (verificar con nivel). No debe haber fugas por debajo el aforador. Hay cerrar bien todas las fugas de agua mediante el uso de arcilla mojada.
La medición del nivel de agua, aguas arriba del vertedero, se puede hacer de dos maneras, de acuerdo con el equipamiento del vertedero: si el vertedero tiene unas mangueras transparentes colocadas a su lado aguas arriba y aguas abajo y una graduación en cm al lado de la manguera aguas abajo, la medición se hace por lectura directa, mientras que el extremo de la manguera aguas arriba se fija en un punto a cierta distancia (alrededor de 3 veces h1). Si el vertedero no tiene estos dispositivos, la medición tiene que ser tomada desde una regla que es apoyada en el borde superior del vertedero y colocado perfectamente horizontal (con nivel). La distancia desde la parte baja de la regla hasta la superficie del agua tiene que ser medida a cierta distancia del vertedero (alrededor de las 3 veces h1). Se tiene que repetir las mediciones de h1 varias veces, con lecturas espaciadas de alrededor de 5 minutos. Inicialmente el nivel del agua puede estar todavía subiendo, si no se ha alcanzado todavía una condición de equilibrio o estacionaria entre el agua que es embalsada antes del vertedero, y el agua que pasa por la garganta. Cuando entre dos mediciones de la altura ya no hay diferencia, se puede aceptar la medición de la misma para calcular el caudal.
La presente guía ha sido tomada del libro Manejo de Cuencas Alto Andinas, autor Absalón Vásquez Villanueva.
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2. Formula de descarga La descarga del aforador rectangular seta dada por la siguiente formula (BOS, 1978). Q = Ce x 2/3 (2g)0,5 x (0,6 + Kb) x (h1 + 0,001)1,5 Dónde: Q = Caudal en m3/s Ce = Coeficiente de descarga G = Aceleración de la gravedad 9,81 m/s2 Kb = Factor de correccion dependiente en b/B (ver figura Nº 6) h1 = Carga hidraulica en m (ver figura Nº 2)
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3. Procedimiento para el aforo de caudales 3.1.
Materiales Aforador portátil Nivel de carpintero Wincha Regla de madera de 1 metro Pico/palana
5 3.2.
Selección de un sitio adecuado para la instalación del aforador. Un sitio adecuado tiene las siguientes características: El fondo del cauce no tiene que ser muy pedregoso para evitar la infiltración por debajo del aforador. Aguas arriba del sitio de medición debe existir suficiente caída en la superficie del agua para permitir introducir el aforador sin que este ocasione un represamiento de una superficie extensa aguas arriba del aforador. El represamiento de gran cantidad de agua significa que hay que esperar bastante tiempo hasta que las condiciones de flujo, modificadas por la introducción del aforador, se hayan vuelto estables. En cauces naturales hay que buscar una “garganta” de piedra o de tierra que permita captar el caudal en la lona del aforador con facilidad. De no encontrarse garganta, la solución es construir una con champas y piedras.
3.3.
Colocación del aforador. Colocar el aforador en el flujo, con el lado abiselado de la cresta aguas abajo, y captar todo el caudal de la lona, eliminando las fugas con arcilla, champas y tierras, etc. Nivelación del aforador en sentido horizontal y vertical con el uso de la regla y el nivel. Una exacta nivelación es muy importante para obtener datos confiables.
3.4.
Medición de la carga hidraulica (h1) y el ancho del flujo (B), aguas arriba del aforador (ver figura 2 y 5).
Caso de aforadores sin equipamiento de mangueras transparentes: o
Colocación de la regla en sentido horizontal, entre el borde superior del aforador y algún punto fijo aguas arriba del aforador, en uno de los bordes del cauce. La regla tiene que ser nivelada con precisión.
o
La carga hidraulica(h1) es determinada en un punto alrededor de 3 veces h1, aguas arriba del aforador, midiendo la distancia (X) desde la superficie del agua hasta la regla. La carga hidraulica h1 es calcular por h1 = htot– X (en metros, htotes la altura total de la ventana del aforador, 0,25 m en el caso del aforador triangular y 0,45 m en el caso del aforador rectangular).
Caso de aforadores con mangueras transparentes y escala: o
Asegurarse de que no hay burbujas de aire en la manguera y colocar su extremo en el fondo del canal en un punto alrededor de 3 veces h1, aguas arriba del aforador, asegurándose una entrada libre de agua en la manguera.
o
La carga hidraulica (h1) es determinada por lectura directa del nivel de agua en la manguera aguas abajo, colocado al lado en una escala en cm, asegurándose que el ojo del lector se encuentra en una posición horizontal con respecto al nivel del agua. Eso se verifica con el espejo detrás de la manguera.
6 Ambos casos: o
Se repiten las lecturas de h1, con intervalos de algunos minutos para ver si las condiciones de flujo son estables. Mientras h1, incrementa (X disminuye) en lecturas sucesivas, sigue el represamiento del agua, significando que el caudal que pasa por el aforador todavía no está en equilibrio con la descarga de la fuente a medir.
o
Cuando h1 es estable (verificar si la regla está bien nivelada), hacer la lectura definitiva.
o 3.5.
Medición del ancho (B) del flujo del agua.
Calculo del caudal. El caudal se calcula entregando las medidas de h1 y de B en las fórmulas de descarga respectivas, después de haber determinado el valor de Cu con p (caso del aforador triangular, p=0,15) y Cu y Cb con b y p (caso del aforador rectangular, b = 0,6 y p = 0,2). Ver las figuras
3.6.
Precisión de la medición. Las principales fuentes de error son: Mala nivelación del aforador Fugas de agua por debajo y por lado del medidor Condiciones de flujo no estables Errores en la medición de h1 Operado con cuidado, evitando en lo máximo estos errores, el margen de error puede quedarse dentro de los 5 % para caudales mayores del rango de aplicación de cada medidor. Para caudales menores, el error relativo tiende a ser mayor.
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