UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC UNAMBA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

INTRODUCCION

En el desarrollo de cualquier estrategia de uso y gestin del agua surge la necesidad de hacer compatibles las demandas crecientes y continuas de recursos hdricos, realizadas desde diferentes sectores de la sociedad (poblacin, industria, agricultura, produccin energtica, pesca deportiva, etc), con los requerimientos de caudales necesarios para promover un buen estado de conservacin de los ecosistemas acuticos. Este debate, suscitado en EstadosUnidos en la dcada de los 70, no ha encontrado an una respuesta apropiada ni para resolver la compleja y variada problemtica social de interacciones entre sectores que se registran en diferentes cuencas o en diferentes pases, ni para homogeneizar y contrastar, desde un punto de vista cientfico, las diferentes propuestas de mtodos de cuantificacin de los caudales circulantes que aseguren la funcionalidad del ecosistema fluvial, ya sea en su globalidad o para alguno de sus componentes (p.ej. fauna pisccola).

La resolucin consensuada e integrada de estos dos problemas debe ser un objetivo prioritario de cualquier plan de uso y gestin sostenible de los recursos hdricos. Sin embargo, parece evidente que para poder abordar esa gestin integrada resulta necesario disponer de informacin sobre la variabilidad natural de los recursos disponibles en diferentes sistemas fluviales o tramos representativos de stos, sobre los usos actuales y las demandas sociales (o productivas) y sobre los requerimientos ambientales de dichos sistemas. Esto es, el desarrollo del plan debe partir de dicha informacin especfica para poder abordar el anlisis trasversal, profundizando en las interacciones entre esos tres elementos fundamentales: la disponibilidad de recursos, las demandas y los requerimientos ambientales. Slo de este modo, el Plan podr establecer, de una forma flexible, criterios para priorizar un determinado tipo de demanda o requerimiento dentro de una estrategia de sostenibilidad.

La expresin caudal ecolgico (Qeco), referida a un rio o a cualquier otro cauce de agua corriente, es una expresin que puede definirse como el agua mnima necesaria para preservar los valores ecolgicos del cauce, entendidos como:

Los hbitats naturales de la flora y fauna Las funciones de dilucin de contaminantes Los parmetros climatolgicos e hidrolgicos El paisaje y su uso antrpico (recreacin)

El siguiente trabajo fue realizado con la finalidad de obtener datos de caudal y del pH del agua para fines acadmicos y tener referencias para poder realizar un balance hdrico o la interaccin entre el rio y la BIOMASA.

1. UBICACIN DE LA ZONA DE ESTUDIO

El trabajo de medicin se realiz en el rio denominado Aychahuaccso ubicado en la urbanizacin San Antonio, distrito de Tamburco, Provincia de Abancay y tambin en uno de sus afluentes que en pginas posteriores se mostrara las coordenadas exactas y el mapa de ubicacin.RIACHUELOPT 1PT 2

PT 3

RIO PRINCIPAL

1.- El Caudal:

El caudal es la cantidad de flujo que atraviesa una superficie de control por unidad de rea (siempre que elrea sea perpendiculara ladireccin del flujo), matemticamente es expresado de dos formas, como el volumen de fluido por unidad de tiempo que atraviesa una superficie de control el producto de la velocidad del flujo por el rea transversal de flujo

1.1 Medicin de Caudal:

Existenbsicamentedosmtodosdemedicindecaudal:VolumtricoeInferencial. Cada uno de los mtodos est fundamentado en la forma como se determina el caudal ((1.1) (1.2)).

1.1.1 Mtodo Volumtrico:

Este mtodo exige la medicin del tiempo requerido para recolectar cierta cantidad de volumen de fluido, el caudal es determinado por la ecuacin (1.1). Este mtodo, aplicado de forma correcta es muy preciso, siempre que el caudal sea un valorconstante; sin embargo, su aplicacin en procesos industriales no siempre es factible ya que requiere desviarelflujodeuna redhaciaalgntanquede almacenamiento. Este mtodo es empleado en el banco volumtrico.

1.1.2 Mtodo Inferencial:

Elmtodoinferencial permite determinar algunavariablequeseafuncindel caudal que est pasando por el sistema, las dos variables que con ms frecuencia se emplean en este mtodo es la velocidad o un diferencial de presin. Este mtodo es aplicado al tubo Venturi, la placa orificio y el rotmetro.

1.2 Medidor de caudal:Es un dispositivo que, instalado en una tubera, permite conocer el flujo volumtrico o caudal que est circulando por la misma, parmetro ste de muchsima importancia en aquellosprocesosque involucran eltransportede un fluido. La mayora de los medidores de caudal se basan en uncambiodel rea de flujo, lo que provoca un cambio de presin que puede relacionarse con el caudal a travs de la ecuacin deBernoulli.El caudal es la variable de proceso bsica ms difcil de medir el flujo a travs de restriccionesecuaciones:

1.3 Tipos de Medidores de Caudal.

La medida de caudal en conducciones cerradas, consiste en la determinacin de la cantidad de masa ovolumenque circula por la conduccin por unidad detiempo.Los instrumentos que llevan a cabo la medida de un caudal se denominan, habitualmente, caudalmetros o medidores de caudal, constituyendo una modalidad particular los contadores, los cuales integran dispositivos adecuados para medir y justificar el volumen que ha circulado por la conduccin.Principales medidores de presin diferencial:Entre los principales tipos de medidores de presin diferencial se pueden destacar los siguientes:

Placas de orificio, Toberas, Tubos Venturi, Tubos Pitot, Tubos Annubar, Codos, Medidores de rea variable, Medidores de placa.

Se estima que, actualmente, al menos un 75% de los medidores industriales en uso son dispositivos de presin diferencial, siendo el ms popular la placa de orificio. Las principales ventajas de dichos medidores son: su sencillez deconstruccin, no incluyendo partes mviles, su funcionamiento se comprende con facilidad, no son caros, particularmente si se instalan en grandes tuberas y se comparan con otros medidores, pueden utilizarse para la mayora de los fluidos, y hay abundantes publicaciones sobre sus diferentes usos.Sus principales desventajas son: la amplitud del campo de medida es menor que para la mayora de los otros tipos de medidores pueden producir prdidas de carga significativas, la seal de salida no es lineal con el caudal, deben respetarse unos tramos rectos de tubera aguas arriba y aguas abajo del medidor que, segn el trazado de la tubera y los accesorios existentes, pueden ser grandes, pueden producirse efectos de envejecimiento, es decir, acumulacin de depsitos o laerosinde las aristas vivas, la precisin suele ser menor que la de medidores ms modernos, especialmente si, como es habitual, el medidor se entrega sin calibrar.

1.3.1 Tubo de Venturi.

El tubo Venturi es similar a la placa orificio, pero est diseado para eliminar la separacin de capas prximas a los bordes y por lo tanto producir arrastre. El cambio en la seccin transversal produce un cambio de presin entre la seccin convergente y la garganta, permitiendo conocer el caudal a partir de esta cada de presin. Aunque es ms caro que una placa orificio, el tubo Venturi tiene una cada de presin no recuperable mucho menor.

Como se aprecia en la figura 2 se pueden destacar tres partes fundamentales: a) una seccin de entrada cnica convergente en la que la seccin transversal disminuye, lo que se traduce en un aumento de la velocidad del fluido y una disminucin de la presin; b) una seccin cilndrica en la que se sita la toma de baja presin, y donde la velocidad del fluido se mantiene prcticamente constante, y c) una tercera seccin de salida cnica divergente en la que la seccin transversal aumenta, disminuyendo la velocidad y aumentando la presin. La incorporacin de esta seccin de salida permite una recuperacin de la mayor parte de la presin diferencial producida y, por tanto, unahorrode energa.

1.3.2 Tubo pitot.

Se trata de un dispositivo sumamente simple para medir la presin cintica. Consta, bsicamente de dos sondas de presin, una toma cuya superficie se coloca perpendicular a ladireccinde la corriente (justo en el punto donde se desea conocer la velocidad), y de otra toma de presin con superficie paralela a la direccin de la corriente. Con la primera toma se mide la presin de impacto, y con la segunda la presinesttica, de forma que la diferencia entre ambas (medidas con un manmetro diferencial) es la presin cintica. En sta se basa el clculo de la velocidad local en el punto donde se coloc la sonda de la presin de impacto.

Medida de la velocidad local.

Suelen utilizarse tubos de Pitot para la medida de caudales degasen grandes conducciones, como chimeneas deindustriaspesadas. Un inconveniente del uso del tubo de Pitot en flujos gaseosos es la pequea diferencia de presin que se genera. Cuando el dispositivo empleado para la medida de la diferencia de presin es un tubo manomtrico, circunstancia habitual en equipos de medida de campo, la altura que alcanza el lquido manomtrico, hm es muy pequea. Se ha pretendido corregir este inconveniente con una modificacin del instrumento que se conoce con el nombre de tubo de Pitot invertido o pitmetro. Probablemente la principal desventaja sea su dificultad para medir bajas velocidades delaire. Para lquidos quizs el principal problema sea la rotura de la sonda.

1.3.3 Placa Orificio.

Una placa orificio es una restriccin con una abertura ms pequea que el dimetro de la caera en la que est inserta. La placa orificio tpica presenta un orificio concntrico, de bordes agudos. Debido a la menor seccin, la velocidad del fluido aumenta, causando la correspondiente disminucin de la presin. El caudal puede calcularse a partir de lamedicinde la cada de presin en la placa orificio, P1-P3. La placa orificio es el sensor de caudal ms comnmente utilizado, pero presenta una presin no recuperable muy grande, debido a la turbulencia alrededor de la placa, ocasionando un alto consumo de energa.

Estos instrumentos se caracterizan por:

Es una forma sencilla de medir caudal (es una chapa precisamente agujereada). Es importante diferenciar entre una medicin de proceso y una medicinfiscal. En ciertos casos, cuando circula gas se utiliza un transmisor multivariable. Suelen requerir arreglos de piping especficos parapodercumplimentar con sus importantes requisitos de tramos rectos.

Entre los diversos perfiles de orificio que se utilizan, segn se muestra en lafigura, se pueden destacar los siguientes: de cantos vivos, de cuarto de crculo y de entrada cnica.

1.4 Mtodo velocidad/superficieEste mtodo depende de la medicin de la velocidad media de la corriente y del rea de la seccin transversal del canal, calculndose a partir de la frmula:Q(m/s) = A(m2) x V(m/s)La unidad mtrica es m/s. Como m/s es una unidad grande, las corrientes menores se miden en litros por segundo (1/s).Una forma sencilla de calcular la velocidad consiste en medir el tiempo que tarda un objeto flotante en recorrer, corriente abajo, una distancia conocida. La velocidad se calcula de acuerdo al tiempo que este objeto demora en atravesar la distancia medida, este es el mtodo que se us para medir el caudal del rio en mencin.

Ph del AGUA:El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Est determinado por el nmero de ines libres dehidrgeno(H+) en una sustancia.La acidez es una de las propiedades ms importantes del agua. El agua disuelve casi todos los iones. El pH sirve como un indicador que compara algunos de los iones ms solubles en agua.El resultado de una medicin de pH viene determinado por una consideracin entre el nmero de protones (iones H+)yel nmero de iones hidroxilo (OH-). Cuando el nmero de protones iguala al nmero de iones hidroxilo, el agua es neutra. Tendr entonces un pH alrededor de 7.El pH del agua puede variar entr 0 y 14. Cuando el ph de una sustancia es mayor de 7, es una sustancia bsica. Cuando el pH de una sustancia est por debajo de 7, es una sustancia cida. Cuanto ms se aleje el pH por encima o por debajo de 7, ms bsica o cida ser la solucin.El pH es un factor logartmico; cuando una solucin se vuelve diez veces ms cida, el pH disminuir en una unidad. Cuando una solucin se vuelve cien veces ms cida, el pH disminuir en dos unidades. El trmino comn para referirse al pH es la alcalinidad.

METODOS PARA MEDIR EL PH DEL AGUA1.- Papel tornasol2. Potencimetro (pH-metro)Para nuestro caso se us el Potencimetro o pH-metro que a continuacin se detalla:ElpH-metroes un sensor utilizado en el mtodo electroqumico para medir elpHde unadisolucin.La determinacin de pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a travs de una finamembranadevidrioque separa dossolucionescon diferente concentracin deprotones. En consecuencia se conoce muy bien la sensibilidad y la selectividad de las membranas de vidrio durante el pH.Una celda para la medida de pH consiste en un par deelectrodos, uno de calomel (mercurio, cloruro de mercurio) y otro de vidrio, sumergidos en la disolucin de la que queremos medir el pH.La varita de soporte del electrodo es de vidrio comn y no esconductor, mientras que el bulbo sensible, que es el extremo sensible del electrodo, est formado por unvidrio polarizable(vidrio sensible de pH).Se llena el bulbo con la solucin decido clorhdrico0.1Msaturadoconcloruro de plata. Elvoltajeen el interior del bulbo es constante, porque se mantiene su pH constante (pH 7) de manera que ladiferencia de potencialsolo depende del pH del medio externo.El alambre que se sumerge al interior (normalmenteAg/AgCl) permite conducir este potencial hasta un amplificador.Ademas este instrumento nos puede medir la temperatura del agua a parte de su pH

ESTACION N 1( ) Coordenadas: 731101.88E 8493841.33N; COTA: 2632m.s.n.m Calculando el rea (A):

Ancho promedio=(0.51+0.49+0.40)/3=0.47mProfundidad promedio: 0.03mC1=0.035

C2=0.030

C3=0.030

C4=0.020

C5=0.045

C6=0.015

C7=0.030

C8=0.040

C9=0.030

prof.(prom)0.030

Largo del recorrido de la esfera en experimento=2.54m De A= (ancho)x(profundidad)=0.47*0.03=0.014m2 PH: 8.9 Temperatura: 13.2C Tiempos (seg)T13.78

T23.94

T34.68

T44.41

T54.45

Tm=4.25; si V=d/t Velocidad=0.60m/seg

Calculo del caudal: Q=VxA Q=0.008m3/seg

ESTACION N 2( ) Coordenadas : 731139.01E 8493901.62S; COTA: 2635m.s.n.m Calculando el rea (A):Ancho promedio=(0.59+0.67+0.64)/3=0.63m

Profundidad promedio: 0.13mC1=0.135

C2=0.135

C3=0.14

C4=0.13

C5=0.15

C6=0.14

C7=0.115

C8=0.095

C9=0.125

prof.(prom)0.13

Largo del recorrido de la esfera en experimento=1.52m De A=(ancho)x(profundidad)=0.63*0.13=0.08m2 PH: 7.95 Temperatura: 16.8C Tiempos (seg)T110,3

T29

T38,32

T410,8

T58,29

Tm=9.34; si V=d/t Velocidad=0.16m/seg

Calculo del caudal: Q=VxA Q=0.01 m3/seg

ESTACION N 3( ) Coordenadas: 731104.76E 8493815.04N; COTA: 2628 m.s.n.m Calculando el rea (A):Ancho promedio=(1.69+1.60+1.30)/3=1.53mProfundidad promedio: 0.17mC1=0.19

C2=0.19

C3=0.14

C4=0.15

C5=0.21

C6=O.15

C7=0.22

C8=0.17

C9=0.09

prof.(prom)0.17

Largo del recorrido de la esfera en experimento=1.80m de A=(ancho)x(profundidad)=1.53*0.17=0.26m2

PH: 7.91 Temperatura: 16.1C Tiempos (seg)T15.58

T26.39

T37.74

T45.98

T54.81

Tm=6.10; si V=d/t Velocidad=0.30

Calculo del caudal: Q=VxA Q=0.08m3/seg

CONCLUSIONES La medicin del caudal es solo una aproximacin por la misma de la seccin transversal del rio y riachuelo El pH si es preciso ya que se us un equipo confiable el cual arrojo un pH del rio principal 7.95 siendo un agua bsica. El pH del riachuelo es 8.9 tambin es bsico por lo cual no es apta para el consumo ya que es alcalina y puede provocar enfermedades. La temperatura es variada la misma que refleja el clima clido de la zona.

RECOMENDACIONES Hacer el uso de mtodos mas sofisticados para medir el caudal como aforadores o vertedores. Ademas de calibrar bien el equipo para medir el pH y temperatura.MINAS UNAMBA - Capacidad y Perseverancia para el Desarrollo Minero de Apurmac 1