Aforo en Cursos de Agua Naturales y Canales

8/17/2019 Aforo en Cursos de Agua Naturales y Canales

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Materia: Hidrología superfcial

Grupo: “D”

Integrantes: José Antonio Espinoza Espindola

Mijael risanto !rtiz "alasEduardo es#reo Díaz

$% de &a'o del %$()

ESCALA ESTIMATIVA PARA TRABAJOS DE

INVESTIGACIÓN/EXPOSICIONES

Valor Alcance Valor

Trabajo escrito (Portada con escala estimativa, contenido, presentación yortografía)

Ampliamente MB (4!")

#$posición (%e los integrantes, del tiempo, del material o e&'ipo 'tiliado) Medianamente B(!*)

Participación en la e$posición (Preg'ntas y Aportaciones) Parcialmente +(!*)

%eficiente M()


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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 lacantidad 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(limnimétrica) o de una estación registradora (limnigráfica). Las mediciones aisladas,

puntuales o instantáneas, se realian en determinados momentos en que se desee conocer lamagnitud de una corriente en particular.

la mayor!a de los métodos de aforo se "asan en la ecuación de continuidad ( # $ % & ' ).

Método del escorrentómetro o molineteEl molinete es un instrumento que tiene una hélice o ruedade caoletas, que gira al introducirla en una corriente deagua. El de tipo de taa cónica gira so"re un ee vertical y el de tipo hélice gira so"re un ee horiontal. En am"os casos lavelocidad de rotación es proporcional a la velocidad de lacorriente se cuenta el n*mero de revoluciones en un tiempodado.Los molinetes pueden ir montados en soportes osuspendidos de ca"les. 'ntes de ser usados en el campo,de"en ser cali"rados por el fa"ricante para determinar la

relación entre la velocidad de rotación de la hélice y lavelocidad del agua.La sección elegida para la medida con el molinete de"e estar situada en un tramo recto y de una sección lo más homogénea posi"le a lo largo de dichotramo.

+n molinete mide la velocidad en un *nico punto, es por esto que, para calcular el caudal total se de"en realiar varias mediciones.

eg*n sea el grado de precisión que se quiera o"tener en el aforo, se tomarán mayor omenor n*mero de puntos de medida en la sección. -uando se pretende o"tener una alta

precisión, se elegirán mayor n*mero de verticales en la sección y se calculará la velocidadmedia en cada vertical. ara cada sección entre dos verticales de medida, el área se calculacomo el producto del promedio del alto por el ancho, y la velocidad media como el promediode las velocidades medias en las verticales. El caudal de cada sección resulta directamentecomo el producto del área y la velocidad media, mientras que el caudal total se calcula comola suma de los caudales entre verticales.


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En un r!o cualquiera, para determinar el caudal que pasa por una sección transversal, serequiere, a su ve, sa"er el caudal que pasa por cada una de la su"secciones en que sedivide la sección transversal. ara eso, se realia el siguiente procedimiento para registrar laso"servaciones y calcular las velocidades y caudales. ' sa"er/

0. La sección transversal del r!o donde se va a realiar el aforo se divide en variassu"secciones. El n*mero de su"secciones depende del caudal estimado que podr!a pasar por la sección/ en cada su"sección, no de"er!a pasar más del 012 del caudal estimado que

pasar!a por la sección. 3tro criterio es que, en cauces grandes, el n*mero de su"seccionesno de"e ser menor de 41.

4. El ancho superior de la sección transversal (superficie li"re del agua) se divide en tramosiguales, cuya longitud es igual al ancho superior de la sección transversal dividido por el n*mero de su"secciones calculadas

5. En los l!mites de cada tramo del ancho superior del cauce, se traan verticales, hasta

alcanar el lecho o fondo. La profundidad de cada vertical se puede medir con la misma varilladel correntómetro que está graduada. Las verticales se traan en el mismo momento en quese van a medir las velocidades.

6. -on el correntómetro se mide la velocidad a dos profundidades en la misma vertical a 1.4 y a 1.7 de la profundidad de la vertical, para lo cual se toma el tiempo que demora el correntómetro en dar 011 revoluciones y se calcula el n*mero de revoluciones por segundocon este dato, se calcula la velocidad del agua en cada una de las profundidades utiliando lafórmula correspondiente, seg*n el n*mero de revoluciones por segundo (n). En el caso de lamedición de la velocidad en una parte del tramo final, se emplean las siguientes fórmulas/

v $ 1,4891:n ; 1,118 cuando n es < 0,80v $ 1,480=:n ; 1,10> cuando n es ? 0,80

8. e o"tiene la velocidad promedio del agua en cada vertical. La velocidad promedio del agua en cada su"sección es el promedio de las velocidades promedio de las verticales, queencierran la su"sección.

>. El área de cada su"sección se calculará fácilmente considerándola como un paralelogramocuya "ase (ancho del tramo) se multiplica por el promedio de las profundidades que delimitandicha su"sección.

=. El caudal de agua que pasa por una su"sección se o"tiene multiplicando su área por el promedio de las velocidades medias registradas, en cada e@tremo de dicha su"sección.

7. El caudal de agua que pasa por el r!o es la suma de los caudales que pasan por todas lassu"secciones.


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Método de la Canaleta Parshall

Los aforadores arshall son instrumentos cali"rados para la medida del caudal en cauces

a"iertos. e descri"e técnicamente como un aforador de profundidad cr!tica. us principalesventaas son que sólo e@iste una pequeAa pérdida de carga a través del aforador, que dea pasar fácilmente sedimentos o desechos, que no necesita condiciones especiales de accesoo una poa de amortiguación y que tampoco necesita correcciones para una sumergencia dehasta un >12. En consecuencia, es adecuado para la medición del caudal en canales deriego o en corrientes naturales con una pendiente suave.

El medidor consiste en una sección convergente con el fondo a nivel, una sección degarganta con el fondo con pendiente descendente y una sección divergente con el fondo con

pendiente ascendente Bracias a ello el agua escurre a velocidad cr!tica a través de lagarganta.

La sección control del medidor está situada cerca del final de la sección convergente. Losaforadores arshall están cali"rados para una altura pieométrica (ha), medida en un lugardefinido de la sección convergente. La altura pieométrica de aguas a"ao (h") se mide en lasección de la garganta.

Los aforadores arshall se construyen de muy diversos tamaAos y se clasifican seg*n sea laanchura en la sección de garganta. El arshall más pequeAo tiene una anchura de gargantade 0 pulgada (48,6 mm) y el más grande de 81 pies (08.481 mm.).


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La ecuación de descarga es de la forma:Q =K ha u

Donde:K = coeciente que depende del ancho de la gargantau $ coeficiente que var!a entre 0,844 y 0,>1.ha $ altura pieométrica en la sección de control '

-uando la relación de sumergencia (h"Cha) e@cede el valor de 1,>1 en medidores de 5, > y 9 pulgadas, entonces la descarga del medidor se reduce de"ido a la sumergencia. ao estascondiciones, las ecuaciones de descarga de los aforadores no son válidas y de"en serreducidas en la variación de la descarga de"ido a la sumergencia (#E). El caudal corregido(#) será/ # $ # . #E #E $ reducción de descarga de"ido a sumergencia.

ara aforar con una canaleta arshall, se de"en tener presente los siguientes pasos/ 'decuar el terreno con palas e instrumentos disponi"les para instalar la canaleta

propiamente tal. Encauar el fluo de tal forma que toda el agua sea captada por la canaleta -erciorarse de que la canaleta esté horiontal, vale decir, no presente una inclinación

que pueda cam"iar la altura del fluo.

+na ve cumplidos los puntos anteriores se de"e medir la altura de agua en la regla de lacanaleta.


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Las fórmulas del fa"ricante para o"tener el caudal en "ase al uso de la canaleta arshallestán dadas por/Canaleta Parshall de 3”: #(l / s)=176,5 0.86=

Canaleta Parshall de 6”: #(l / s)=381,20.871

En donde es la altura medida en metros

Método Del "lotador

El método del flotador se utilia cuando no se tiene equipos de medición y para este fin setiene que conocer el área de la sección y la velocidad del agua, para medir la velocidad seutilia un flotador con el se mide la velocidad del agua de la superficie, pudiendo utiliarsecomo flotador cualquier cuerpo pequeAo que flote/ como un corcho, un pedacito de madera,una "otellita lastrada, Este método se emplea en los siguientes casos/

' falta de correntómetro.

E@cesiva velocidad del agua que dificulta el uso del correnmetro.

resencia frecuente de cuerpos e@traAos en el curso del agua, que dificulta el uso delcorrentómetro.

-uando peligra la vida del que efect*a el aforo.

-uando peligra la integridad del correntómetro.

Fl calculo consiste en

# $ % & '

' $ e ( t

' es la velocidad en m C s

http://www.monografias.com/trabajos15/transformacion-madera/transformacion-madera.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/transformacion-madera/transformacion-madera.shtml


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e espacio recorrido en m del flotador

t tiempo en segundos del recorrido e por el flotador

% Grea de la sección transversal

*a 'elocidad s+,er-icial de la corriente. /s. se toma i0+al a la 'elocidad delc+er,o -lotante se calc+la mediante la relación entre el es,acio recorrido *. el tiem,o de 'iae t

e considera que la velocidad media de la corriente, %m, es del orden de 1.=8%s a 1.91 %s,

donde el valor mayor se aplica a las corrientes de aguas más profundas y rápidas ( con

velocidades mayores de 4 mCs. a"itualmente, se usa la siguiente ecuación para estimar la

velocidad media de la corriente. %m $ 1.78%.

i se divide el área de la sección transversal del fluo en var!as secciones, de área 'i, para las

cuales se miden velocidades superficiales, %si, y se calculan velocidades medias, %mi, el

caudal total se podrá determinar como la sumatoria de los caudales parciales qi, de la

siguiente manera/

e ,+eden o5tener res+ltados al0o m6s ,recisos ,or medio de -lotadores

lastrados . de s+mersión a+sta5le. como m+estra en la -i0+ra 7stos -lotadoresconsisten en +n t+5o del0ado de al+minio. de lon0it+d *-l. cerrado en am5ose&tremos con +n lastre en s+ e&tremo in-erior. ,ara 8+e ,+eda -lotar en +na

,osición ,ró&ima a la 'ertical. de tal manera 8+e se s+meran hasta +na ,ro-+ndidad a,ro&imadamente de 2 a 39 cm so5re el -ondo. emeran +nos a19 cm


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*a 'elocidad o5ser'ada de -lotador s+mer0ido. /-. ,ermite la determinación dela 'elocidad media de la corriente. /m. a lo lar0o de s+ c+rso. ,or la si0+iente-orm+la e&,erimental;

donde adoresEste tipo de medición se utilia cuando las condiciones de la corriente dificultan el uso deotros métodos, ya sea por la geometr!a de la caa del r!o o por su tur"ulencia. e "asa en lainyección de una sustancia reconoci"le y que es medida aguas a"ao, com*nmente se utiliasal (Ha-l) o traadores fluorescentes (rodamina).ara una "uena aplicación de este método se de"en tener las siguientes consideraciones/

Iluo constante durante la medición. -onductividad "ase constante durante la medición. Distri"ución homogénea del traador en la sección transversal del punto de medición. Jodo el traador inyectado de"e pasar a través de la sección trasversal donde se está

midiendo.

En caso de inyectar sal, como se emplea un sensor de conductividad, éste de"e ser previamente cali"rado, de forma tal de conocer la conductividad "ase del r!o.osterior a ello se procede a incorporar el traador a la corriente del r!o. e de"e procurar una"uena mecla de la sustancia, por ello, de"en evitarse las aguas detenidas (poas), fluos con"aa tur"ulencia y onas con mucha vegetación.


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ara asegurar una "uena mecla, el traador es disuelto previamente. +na ve incorporado al fluo empiea el proceso de medición, registrándose una curva como la de la Iigura >. ortanto, la masa de traador inyectada corresponde al área som"reada, la cual quedae@presada por/

Esta e@presión puede apro@imarse mediante sumatorias de concentraciones medidas aintervalos regulares Kt /

' partir de lo cual se puede despear el caudal/

Es un método muy adecuado para corrientes tur"ulentas como las de montaAas. Estostraadores se utilian de dos maneras/ como aforadores qu!micos, esto es, paradeterminar el caudal total de una corriente y como medidores de velocidad de fluo.

En los aforos qu!micos y radioactivos, se inyecta una tasa constante q t , de la sustanciaqu!mica, radioactiva o traador, de concentración conocida, - ti , a la corriente cuyo caudal, #,desee determinarse y cuya concentración de la sustancia, - a , en la corriente, tam"ién se

conoce. ' una distancia corriente a"ao, suficientemente grande para asegurar que se hanmeclado totalmente el traador y el agua, se toman muestras de ésta, y se determina laconcentración de la sustancia qu!mica o radioactiva, - t .

rocedimiento de inyección y hago un muestreo en un aforo con traador.

El caudal de la corriente se puede determinar, entonces, empleando la siguiente ecuación.


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En su empleo como medidores de velocidad, los traadores qu!micos y radioactivos seinyecta aguas arri"a del primer punto de control de la corriente. e calcula el tiempo de paso

del prisma de agua que contiene el traador entre dicho punto de control y otro situado aguasa"ao a una distancia previamente determinada. El cociente entre esta distancia y el tiempode paso es la velocidad media de la corriente.

-uando se emplea la sal com*n ( Ha-l ) como traador qu!mico, se mide el tiempo de pasoentre los dos puntos de control, utiliando electrodos conectados a un amper!metro, esto es,un conductiv!metro. Este método de medición es posi"le de"ido a que la sal inyectadaaumenta la concentración de sólidos disueltos y, por lo tanto, la conductividad del agua.

+n compuesto qu!mico com*nmente empleado como traador es la mecla de 4g de 'nh!drido Jático con 1.0489 de Difenil -ar"aida y 81 cm5 de alcohol de 97M. Jam"ién, se

utilia el clorato de sódico, la fluore!na y el "icromato de sodio.

Los traadores radioactivos más usuales son/ el Jritio ( J, isótopo del idrógeno, con tres protones).

Las sustancias qu!micas y radioactivas empleadas para medición de caudales de"enreunir las siguientes condiciones/

De"e meclarse fácil y homogéneamente con el agua, para lo cual se requiere de unafuerte tur"ulencia en el trayecto comprendido desde donde se inyecta la sustancia alcauce, hasta donde se recogen las muestras.

De"e ser "arato, solu"le en agua, inocuo, no corrosivo, ni tó@ico, de densidad cercana

a la del agua. De"e ser fácilmente detécta"le en el agua, a*n en concentraciones pequeAas. De"e ser conservativo, es decir, no degrada"le ni reactivo, entre el momento de la

inyección y el momento del análisis final de las muestras. De"e ser fotoesta"le, es decir, no decolora"le ni reactivo ante la acción de la lu.

Método 'ol+métricoermite medir pequeAos caudales, como los que escurren en surcos de riego, pequeAasacequias o tu"er!as.El método requiere de/

Depósito ("alde o tam"or ) de volumen conocido en el cual se colecta el agua. -ronómetro para medir el tiempo de llenado del depósito Nepetir 4 ó 5 veces el procedimiento y promediar para asegurar mayor e@actitud.

Oetodolog!aEl procedimiento de cálculo consiste en dividir el volumen de agua recogido en el depósito

por el tiempo (en segundos) que demoró en llenarse. El resultado e@presa el caudal medidoen litros por segundo.


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Método de la ,antalla corredi>a

El método de la pantalla corredia para medir corrientes de agua, se adapta solamente acauces de sección transversal muy regular. El tra"ao previo es "astante la"orioso, perocuando el aparato ha sido instalado puede emplearse para tantas o"servaciones como sedeseen.

+na ligera pantalla de lona, "arniada para impermea"iliarla, se suspende con un "astidor

r!gido de un carrito con ruedas montadas so"re rieles situados a lo largo de las márgenes delcanal. La velocidad con que se mueve la pantalla de"e ser necesariamente la velocidadmedia del agua que la impulsa. e asegura su movimiento li"re por medio de una pequeAaholgura, de unos 04 mm. La distancia en que puede moverse la pantalla queda limitada a lalongitud del tramo de sección recta uniforme. Beneralmente se disponen contactos eléctricosal principio y al final del tramo, y se registra automáticamente el tiempo empleado en elrecorrido. +na modificación de este método consiste en suspender la pantalla de flotadorescontrapesados de manera que se tenga la holgura correcta.

Jeóricamente, el resultado de"e corregirse por las fugas alrededor de la pantalla, pero el error que se comete despreciando esta corrección es pequeAo. El gasto es el producto del área de

la sección transversal de la corriente por la velocidad de la pantalla.

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