UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS, GEOLOGIA Y CIVIL

ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO MONOGRAFICO

AFORO DEL RIO ALAMEDA

CURSO :

ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO(IC – 446)

DOCENTE :

ING. LEON PALACIOS, Edward.

ALUMNOS :

FLORES VILLAR, Eder.

LOPEZ GONZALEZ, Pedro Ismael.

PARADO CORONA, Zunilda Lisbeth.

ROJAS JARA, Marlon Fernando.

Ayacucho - Perú

2012

INTRODUCCIÓN

El conocimiento de la variación del caudal que fluye por una determinada sección de un

cauce natural es de suma importancia en los estudios hidrológicos. De acuerdo con la

calidad y la cantidad de los registros de caudales necesarios en un estudio hidrológico,

las mediciones se pueden hacer de una manera continua o permanente o de una manera

puntual o instantánea, las mediciones continuas de caudales requieren de la instalación

de una estación medidora ya que tomamos los diferentes métodos.

Las mediciones aisladas, puntuales o instantáneas, se realizan en determinados

momentos en que se desee conocer la magnitud de una corriente en particular.

AFORO DEL RIO ALAMEDA

RIO ALAMEDA

Anteriormente se le denominaba Alameda de Santa Teresa, luego le llamaron la

"Alameda del Río", que fue construida por el Prefecto José María Frías entre 1833 a

1834, mientras que el Intendente Demetrio O’higgins mandó construir la triple

arquería, imitando al Arco del Triunfo y Templo de San Francisco de Asís. 

El arco del triunfo de París, que es punto de ingreso a la Alameda.  Don Rufino Macedo,

mandó construir los arcos de cal y piedra, hoy llamada azotea o mirador, en homenaje a

la independencia de Huamanga y a la Batalla de Ayacucho.

El rio Alameda se encuentra ubicado en el extremo noroccidental del departamento de

Ayacucho

AREA DE ESTUDIO:

El área en estudio se sitúa en la provincia de huamanga, departamento de Ayacucho, en

las coordenadas geográficas 13° 07 – 13° 12 de latitud sur y 74° 12 – 74° 17

de longitud oeste. La latitud del área del proyecto varía de 2600 a 3000 msnm. El área

en estudio comprende una extensión de 4328 Has correspondiente al desarrollo urbano

de los distritos de Ayacucho, Carmen alto, san Juan bautista y Jesús nazareno.

El drenaje pluvial existente en esta zona, está compuesto por un sistema natural formado

por las quebradas Yanaccacca y Accopampa. El rio de alameda que discurre por el este

de la ciudad de Ayacucho, recibe el aporte de la quebrada Wichccana que discurre por

el norte de la ciudad, el rio alameda posteriormente se une al río Huatatas para formar el

rio Chacco. 

OBJETIVOS:

Dar a conocer la experiencia de campo de cómo es que se realiza el aforo de un rio

determinado.

Demostrar a los estudiantes como se determina el caudal de un rio.

El poder enseñar a los estudiantes que valor tiene o cual es el significado del

caudal obtenido a través del aforo del rio , en este caso tomado como practica el

Rio Alameda

Mostrar las dificultades que se presentan a la hora de hacer el aforo de un rio para

determinar su caudal.

IMPORTANCIA :

La medición o aforo de agua del río o de cualquier curso de agua es importante desde

diferentes puntos de vista, como:

Saber la disponibilidad de agua con que se cuenta.

Distribuir el agua a los usuarios en la cantidad deseada.

Saber el volumen de agua con que se riegan los cultivos.

Poder determinar la eficiencia de uso y de manejo del agua de riego.

FUENTES DE AGUA Y MÉTODOS DE AFORO

TIPOS DE FUENTES

Las fuentes de abastecimiento de agua pueden ser:

- Subterráneas: manantiales, pozos, nacientes;

- Superficiales: lagos, ríos, canales, etc.; y

- Pluviales: aguas de lluvia.

Para la selección de la fuente de abastecimiento deben ser considerados los

requerimientos de la población, la disponibilidad y la calidad de agua durante todo el

año, así como todos los costos involucrados en el sistema, tanto de inversión como de

operación y mantenimiento.

El tipo de fuente de abastecimiento influye directamente en las alternativas tecnológicas

viables. El rendimiento de la fuente de abastecimiento puede condicionar el nivel de

servicio a brindar. La operación y el mantenimiento de la alternativa seleccionada deben

estar de acuerdo a la capacidad de gestión de los beneficiarios del proyecto, a costos

compatibles con su perfil socio económico.

Nota: En caso de la utilización de aguas superficiales para abastecimiento, además de

conocer las características físico químicas y bacteriológicas de la fuente, será preciso

definir el tratamiento requerido en caso que no atiendan a los requerimientos de calidad

para consumo humano.

FUENTES SUBTERRÁNEAS

La captación de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales, galerías

filtrantes y pozos, excavados y tubulares.

Las fuentes subterráneas protegidas generalmente están libres de microorganismos

patógenos y presentan una calidad compatible con los requisitos para consumo humano.

Sin embargo, previamente a su utilización es fundamental conocer las características del

agua, para lo cual se requiere realizar los análisis físico-químicos y bacteriológicos

correspondientes.

FUENTES SUPERFICIALES

Las aguas superficiales están constituidas por los ríos, lagos, embalses, arroyos, etc.

La calidad del agua superficial puede estar comprometida por contaminaciones

provenientes de la descarga de desagües domésticos, residuos de actividades mineras o

industriales, uso de defensivos agrícolas, presencia de animales, residuos sólidos, y

otros.

CALIDAD DEL AGUA EN LA FUENTE

CALIDAD REQUERIDA PARA QUE SEA POTABLE

La calidad del agua debe ser evaluada antes de la construcción del sistema de

abastecimiento. El agua en la naturaleza contiene impurezas, que pueden ser de

naturaleza físico-química o bacteriológica y varían de acuerdo al tipo de fuente. Cuando

las impurezas presentes sobrepasan los límites recomendados, el agua deberá ser tratada

antes de su consumo. Además de no contener elementos nocivos a la salud, el agua no

debe presentar características que puedan rechazar el consumo.

Se define como agua potable aquella que cumple con los requerimientos de las normas y

reglamentos nacionales sobre calidad del agua para consumo humano y que

básicamente atiende a los siguientes requisitos:

- Libre de microorganismos que causan enfermedades;

- Libre de compuestos nocivos a la salud;

- Aceptable para consumo, con bajo contenido de color, gusto y olor aceptables;

- Sin compuestos que causen corrosión o incrustaciones en las instalaciones

sanitarias.

MEDICIÓN DE RÍOS Y ARROYOS

El caudal de un curso en una sección, es el volumen de agua que pasa por la misma en

una unidad de tiempo. Por tal motivo sus unidades están dadas como:

(Volumen) / (Tiempo)

Por ejemplo: m3/s; m3/h; litros/s, etc.

No es constante en el recorrido del río sino que normalmente se incrementa por la

incorporación de nuevos aportes (afluentes, escurrimiento subterráneo, etc). No

obstante, si el ambiente es muy árido, el caudal puede reducirse en un recorrido

prolongado por pérdidas por infiltración y evaporación, o por usos consuntivos del agua

como el riego, toma para agua potable, etc.

El caudal es el parámetro más importante para determinar las posibilidades de

aprovechamiento de un río o arroyo, por tal motivo es importante la determinación de

sus variaciones a lo largo del tiempo.

Tales fluctuaciones son propias de cada curso, y se verifican espacialmente, a lo largo

del cauce y temporalmente, ya que éstas son de carácter diario. En cada río, las

variaciones dependen por un lado de las condiciones climáticas precedentes,

principalmente precipitación, temperatura y radiación solar y por otra parte del estado

de humedad de la cuenca de aporte, principalmente nieve almacenado remanente, en el

caso de los cursos de régimen nival o pluvionival.

Es así como se requieren caudales característicos para diferentes fines. Por ejemplo para

usos consuntivos se requieren caudales mínimos, en tanto que para obras como puentes,

defensas, presas, etc., se requiere también el caudal máximo

MÉTODOS DE AFORO

AFORO

Sección de aforo de un río, arroyo o canal es un local, ya sea natural o

preparado para tal efecto, en el cual se ha determinado la curva cota-

caudal. De esa forma, cuando se requiere, midiendo el nivel, con una

regla graduada implantada en el lugar, por interpolación en la curva,

se podrá determinar el caudal líquido en la sección. Para seleccionar

una sección de aforo deben tenerse en cuenta algunos factores

importantes, pero el más importante es tener la certeza de que la

forma de la sección no cambia en el tiempo, es decir que se trata de un

tramo de río o arroyo que no sufre socavación y no está en proceso de

sedimentación. Cuando estas características no se encuentran en el

tramo en el cual interesa instalar la sección de aforo, deberá

implementarse una obra, como por ejemplo un vertedero. Esta obra,

según la dimensión del río o arroyo, puede llegar a ser una obra

costosa, y en algunos casos puede resultar más conveniente

determinar el caudal por otros métodos.

El aforo es la operación de medición del caudal en una sección de un curso de agua. En

los ríos se mide en forma indirecta, teniendo en cuenta que:

Q (m3/s) = V (m/s) * A (m2)

MÉTODO VOLUMÉTRICO

Para aplicar este método es necesario encauzar el agua generando una comente del

fluido de tal manera que se pueda provocar un chorro (ver Figura). Dicho método

consiste en tomar el tiempo que demora en llenarse un recipiente de volumen conocido.

Posteriormente, se divide el volumen en litros entre el tiempo promedio en segundos,

obteniéndose el caudal (L/s).

El caudal se halla como sigue:

Q = V/t

Donde:

Q = caudal en L/s.

V = volumen del recipiente en litros.

t = tiempo en segundos.

Con la finalidad de definir el tiempo promedio, se recomienda realizar como mínimo 5

mediciones.

MÉTODO VELOCIDAD - ÁREA (O FLOTADOR)

Con este método se mide la velocidad del agua superficial que discurre del manantial

tomando el tiempo que demora un objeto flotante en llegar de un punto a otro en una

sección uniforme, habiéndose previamente definido la distancia entre ambos puntos (ver

Figura).

Cuando la profundidad del agua es menor a 1 m., la velocidad promedio del flujo se

considera el 80% de la velocidad superficial.

El caudal se determina de la siguiente manera:

Q = V*A

ó

Q = 800*V*A

Donde:

Q = Caudal en L/s ó m3/s, según sea el caso.

V = Velocidad superficial en m/s.

A = Área de sección transversal en m2.

MÉTODO DEL MOLINETE (O CORRENTÓMETRO)

El correntómetro es un instrumento de precisión que mide la velocidad del agua en los

puntos de medición de una sección de control.

Existen varios tipos de correntómetros, siendo los más empleados los de hélice que son

de varios tamaños; cuando más grandes sean los caudales o más altas sean las

velocidades, mayor debe ser el tamaño del correntómetro.

Cada correntómetro debe tener un certificado de calibración en el que figura la fórmula

para calcular la velocidad; que son calibrados en laboratorios de hidráulica: cuya

fórmula general es la siguiente:

v = a n + b

Donde:

v = velocidad del agua (m / s)

n = número de vueltas de la hélice por segundo.

a = paso real de la hélice en metros.

b = velocidad de frotamiento (m / s)

Para obtener la velocidad media de un curso de agua se deben medir la velocidad en

dos, tres o más puntos, ubicados a diversas profundidades de la sección del canal.

Las profundidades sugeridas en las cuales se mide las velocidades son las siguientes:

Conocidos los tirantes de agua y los anchos de las secciones parciales, se procede a

calcular el área de la sección transversal; para el cálculo del caudal se utilizará la

fórmula mostrada anteriormente.

ANÁLISIS DE CAUDALES PARA EL AÑO HIDROLÓGICO 2011-12

En promedio, los primeros meses de éste nuevo año hidrológico los principales

ríos ubicados en la cuenca amazónica peruana como el Huallaga, Marañón,

Ucayali y Amazonas vienen presentando fluctuaciones de caudales desde muy

cercanos a sus normales a ligeramente superiores, en especial para el mes de

octubre. Cabe señalar así mismo que los meses de Agosto y Setiembre los ríos

ubicados en la cuenca amazónica peruana presentan estadísticamente sus

menores valores de caudales los mismos que en algunos casos son cercanos a

sus mínimos históricos.

MONITOREO DE ALGUNO RIOS :

RESUMEN DE ALGUNAS CAMPAÑAS DE AFORO EN LAS CUENCASAMAZÓNICAS PERUANAS DURANTE EL 2011.

Y los resultados de los aforos líquidos obtenidos, se muestra en la Tabla 12.

COMISIÓN DE SERVICIOS A LOS RÍOS AMAZONAS, UCAYALI,MARAÑON NANAY E ITAYA (DEL 18 AL 23 DE JULIO).

SE TENE EL EJEMPLO DE AFORO HECHO EN UQUITOS

EJEMPLOS:

PROCEDIMIENTO PRÁCTICO

PROBLEMA l. Método del Flotador

Datos:

Aforo: Río Quequen chico (sobre puente camino Fernández-Lobería)

Fecha: 19-03-63

Ancho río: 8,30 Mts.

Profundidad:

h1 = 0.8 m

h2 = 1.02 m

h3 = 0.82 m

Tiempo:

t1 = 72 seg

t2 = 80 seg

t3 = 76 seg

t4 = 74 seg.

Distancia: 24 m

Coeficiente del flotador: 0.86.

PROBLEMA 2. Método del Molinete.

DATOS:

Aforo: Río Matanza. Estación de aforos Autopista.

Fecha: 04-06-69. Constante del molinete: 0,245 x n + 0,005

N° de vueltas

n = ----------------

tiempo

Profundidad total de cada progresiva: I: 0,93 m. II: 1,38 m. III: 1,87 m. IV: 0,64 m.

Ancho Total: 7,45 m.

Progresivas: I: 1,68 m. II: 1,73 m. III: 2,22 m. IV: 0,74

m.

Progresiva Profundidad0 0

1,68 -0,933,41 -1,385,63 -1,876,71 -0,647,45 0

Desviación: I: 3°. II: 2°. III: 5°. IV: 1°.

N° de vueltas: 100

Sección I Sección II Sección III Sección IVtiempo tiempo tiempo tiempo

V20 4'48" 3'24" 3'00" 7'08"V60 3'46" 2'21" 1'46" 5'21"V80 8'55" 6'55" 3'55" 7'42"

AFORO DEL RÍO ALAMEDA

En el presente trabajo se utilizo en método de “Velocidad - Área”, el cual describiremos

a continuación, y mostraremos los cálculos respectivos:

VELOCIDAD - AREA (FLOTADOR)

El método consiste entonces en medir la sección del curso y la velocidad en la misma.

Ello se hace a través de verticales referidas a las márgenes en las que se mide

profundidad y velocidad. Se determinan así áreas parciales y velocidades medias en las

áreas parciales con las cuales se determinan caudales parciales, cuya sumatoria arroja el

caudal total.

Q= A1 V1 + A2. V2 + A3. V3 +. . .

Para realizar la medición de velocidad se requiere de un instrumento denominado

molinete hidrométrico. Las mediciones de velocidad se hacen al mismo tiempo que las

de profundidad.

En ríos poco profundos el velocímetro debe ser suspendido por medio de una varilla de

vadeo. En ríos más profundos, debe suspenderse de un cable o varilla desde un puente

torno, vagoneta o bote.

Sin embargo un aforo sólo se puede realizar periódicamente ya que insume bastante

tiempo, entre media hora a una hora, según el río a medir y el método a utilizar.

La forma más usual de realizar observaciones frecuentes es a partir de lecturas en

escalas hidrométricas instaladas en las estaciones de aforo. El caudal es función de la

altura en la escala, aunque tal función no es lineal. Es posible entonces realizar lecturas

diarias en las escalas hidrométricas e incluso continuas si se cuenta con instrumentos

registradores gráficos o digitales denominados limnígrafos y convertir luego esas

lecturas a caudales.

Para efectuar la conversión es necesario calibrar la sección, es decir determinar la

ecuación del caudal en función de la altura. Para ello cada vez que se afora se debe

tomar la altura, de manera de contar con muchos puntos (altura, caudal), que abarquen

todo el rango de variabilidad y permitan definir la función Q= f(H).

Además de la necesidad de contar con muchos aforos para definir la función, se debe

continuar con la realización de los mismos para detectar posibles cambios en la sección

que provoquen alteraciones en la curva H-Q.

AFORO POR MEDIDA DEL NIVEL DE AGUA

En una determinada sección el caudal circulante es función de la altura de la lámina, es

decir Q = Q(h) , función denominada curva de capacidad. Si se conoce esta curva y se

mide la altura del agua, se puede calcular inmediatamente el caudal. Esta medida de la

altura se hace por medio de una mira graduada llamada limnímetro. Las medidas

realizadas por este método son baratas, pero su principal problema es la existencia de

errores por cambio en las condiciones de la sección, bien por variación de la sección,

bien por variación de la rugosidad, o bien del propio régimen del río. Esto exige un

tarado y control periódico de las curvas de capacidad, unido a medidas para garantizar

la estabilidad de la sección evitando erosiones, sedimentaciones y cambios de

rugosidad.

AFORO CON FLOTADORES

METODOLOGÍA

Como ya hemos expresado, este método de aforo con flotadores se utiliza generalmente

cuando no se dispone de un molinete o correntómetro, o cuando se producen excesivas

velocidades en el cauce, con los consiguientes peligros para las personas operadoras y

para los equipos. La metodología consiste en:- Seleccionar un tramo recto del cauce

entre 15 y 20 metros de longitud.- Determinar el ancho del cauce y las profundidades de

éste en tres partes diferentes de la sección mojada transversal.- Calcular el área de la

sección transversal. Para ello se emplea la expresión: A = B x H, donde: a, b, c son las

profundidades del cauce. B = ancho del cauce. A = área buscada. H = altura promedio

de (a + b + c)/3.

CÁLCULO DE LA VELOCIDAD

Para medir la velocidad en cauces naturales pequeños, se escoge un tramo recto del

curso de agua y de alrededor de 5 a 10 m; se deja caer el flotador al inicio del tramo que

está debidamente señalizado y situado en el centro del curso del agua en lo posible y se

toma el tiempo inicial t1; luego se toma el tiempo final t2, cuando el flotador alcanza el

extremo final del tramo que también se halla 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 fórmula: v = (L/T)

k (velocidad), siendo: L = Longitud del tramo (aproximadamente 10 m.).T = Tiempo

de recorrido del flotador entre dos puntos del tramo L (segundos).

CÁLCULO DEL CAUDAL

De la misma manera, se lleva a cabo la determinación del gasto hidráulico mediante la

expresión clásica: Q = A x V.

DATOS TOMADOS EN EL RÍO ALAMEDA:

PARA HALLAR LAS ÁREAS:

SECCIÓN 1:

hinicial 0 cm.

h1 12 cm.

h2 17 cm.

h3 18 cm.

h4 23 cm.

h5 34 cm.

h6 39 cm.

h7 42 cm.

h8 47 cm.

h9 44 cm.

h10 32 cm.

h11 25 cm.

h12 14 cm.

h13 9 cm.

h14 5 cm.

hfinal 0 cm.

Las áreas y el perímetros son halladas con ayuda del AutoCAD. Los respectivos

gráficos se adjuntan en el CD.

ÁREA = 14305 cm2

PERÍMETRO = 1130.82 cm.

SECCIÓN 2:

hinicial 0 cm.

h1 13 cm.

h2 16 cm.

h3 18 cm.

h4 24 cm.

h5 35 cm.

h6 40 cm.

h7 42 cm.

h8 45 cm.

h9 44 cm.

h10 36 cm.

h11 27 cm.

h12 12 cm.

h13 6 cm.

h14 4 cm.

hfinal 0 cm.

Luego el área y el perímetro serán:

ÁREA = 14355 cm2

PERÍMETRO = 1131.06 cm.

SECCIÓN 3:

hinicial 0 cm.

h1 10 cm.

h2 20 cm.

h3 17 cm.

h4 21 cm.

h5 36 cm.

h6 39 cm.

h7 44 cm.

h8 49 cm.

h9 42 cm.

h10 31 cm.

h11 26 cm.

h12 11 cm.

h13 10 cm.

h14 4 cm.

hfinal 0 cm.

El área es:

ÁREA = 14290 cm2

PERÍMETRO = 1132.98 cm.

HALLANDO EL AREA PROMEDIO

HALLANDO LA VELOCIDAD PROMEDIO

Longitudes (m)

Tiempos (seg)

HALLANDO EL CAUDAL PROMEDIO

Q = Caudal

V = Velocidad promedia

A = Área promedio

RECOMENDACIONES Y COMENTARIOS

 

Este tipo de actividades son de gran ayuda para el estudiante porque de esta manera el

puede tener un poco de experiencia en cuanto al tema de realizar aforos en ríos.

Esta visita ayudo mucho al estudiante para entender de forma más clara los

conocimientos impartidos en la clase.

Se deberían de promover este tipo de actividades en las demás clases de la carrera para

que el alumno tenga un visón o experiencia de campo en las diversas clases que

conlleva la Ing. Civil.

CONCLUSIONES

 

Al estudiante se le enseño a sacar el caudal de un rio por medio del de aforo por el

método del flotador, y con esta práctica el estudiante gana experiencia en cuanto al

caudal de ríos.

BIBLIOGRAFIA

 

http://html.rincondelvago.com/aforos.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Secci%C3%B3n_de_aforo

http://www.eumed.net/libros/2009b/564/AFORO%20CON

%20FLOTADORES.html

MANUAL DE HIDROMETRÍA - MINISTERIO DE AGRICULTURA

AGUA POTABLE PARA POBLACIONES RURALES - ROGER AGÜERO

PITTMAN

ANEXO

Ubicación del Lugar de Aforo del Río Alameda

Midiendo el Espejo de Agua (T)

Midiendo la seccion del Rio Alameda

Midiendo los tirantes cada 40 cm

Preparando para hallar la distancia

Soltando el flotador (botella descartable) varias veces

controlando el tiempo en tarda el flotador ( botella descartable)