ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES

INGENIERIA CIVIL A DISTANCIA

INFORME DE LABORATORIO DE HIDRÁULICA

MÉTODOS DE AFORO

PREPARADO POR:

LUIS GABRIEL PEDRAZA CONTRERAS

C.C. 79847858

RAFAEL MALAGON AGUDELO

C.C. 80.061.648

NELSON LIZARAZO SALAMANCA

C.C. 80109642

PRESENTADO A:

Ing. DIANA CAROLINA PALACIO GÓMEZ

HIDRAULICA 2

BOGOTÁ D.C

MARZO - 2014

RESUMEN

Existen diversos métodos para determinar el caudal que fluye a través de un canal abierto

(artificial o natural). Entre ellos se pueden mencionar los métodos volumétricos, los

métodos de velocidad/superficie y por medio de vertederos. En la práctica se realizó el

método volumétrico, del flotador y vertedero; la metodología, recolección de información,

cálculos y resultados se documentan en el presente informe de laboratorio.

INTRODUCCIÓN

La determinación de la cantidad de agua que lleva un canal o un curso de agua se llama

aforo, determinación de dicho caudal es importante para varios fines como para la toma

de decisiones en recursos hidráulicos, manejo de agua, diseño y calibración de

estructuras, cálculo de descargas., determinación de las pérdidas de agua.

El presente informe recopila, la información obtenida en el laboratorio con los

correspondientes cálculos y resultados obtenidos a nivel experimental.

OBJETIVOS

Objetivo General:

Establecer los parámetros necesarios para calcular el caudal de una afluente empleando

el método de aforo más adecuado, de acuerdo a las competencias adquiridas mediante la

práctica de laboratorio.

Objetivos específicos:

Realizar y comprender la metodología para hacer un aforo por el método

volumétrico

Comprender y analizar las características geométricas e hidráulicas de los canales

abiertos y sus propiedades.

Realizar y comprender la metodología para hacer aforo por el método de flotador.

Realizar y comprender la metodología para hacer u aforo por el método de

estructura aforadora.

MARCO TEÓRICO

_______________________________ 1 en base a METODOS DE AFOROR UNIVERSIDAD INGENIERO GUILLERMO MELINI SALGUERO DE SAN CARLOS DE GUATEMALA, 2009

MÉTODOS DE AFORO

II MÉTODOS DE ÁREA VELOCIDAD

Método del Flotador

Este método no muy preciso. Consiste en el empleo de un elemento flotante que se suelta sobre el cauce de agua, en donde se mide su desplazamiento por unidad de tiempo.

M. del Tubo Pilot

Consiste en un tubo de material transparente con una extremidad doblada en dirección a la corriente del agua. Empleado en medios de

corrientes fuertes

M. del Molinete

Aparatos que contienen aletas que girar con el fluido, donde el número de revoluciones proporcional a la velocidad de

la corriente.

Aforo de la descarga, libre en

tuberías, por el método de la

trayectoria

I MÉTODOS DE AFORO DIRECTO

Aforo Volumétrico

Éste método es aplicable en para la medición de pequeños caudales. Consiste en medir el tiempo de llenado (t) de un recipiente de volumen conocido (V), donde se colecta la descarga.

Aforo Gravimétrico

Procedimiento igual al anterior pero en lugar de medir el volumen se pesa (W) la muestra, dividiéndolo en el peso

específico

Aforo Químico o del trazador

Se ajusta al uso en corrientes que presenten dificultades para su medición es aplicable en corrientes muy anchas o en ríos

torrenciales

Químicos: de esta clase son la sal

común y el di-cromato de sodio

Fluorescentes: como la rodamina

Materiales radioactivos: los más comunes el yodo 132, bromo 82,

sodio

IMPORTANCIA DE LOS AFOROS:

Los aforos son importantes ya que en base a ellos se puede administrar el recurso

hídrico, entendiéndose por esto cálculo de captación de agua para comunidades, diseño

de estructuras hidráulicas, estimación de cantidades probables par el consumo, entre

otras; los aforos pueden permitir las siguientes tareas:

1. Permite estimar en los cultivos la cantidad de agua que se recibe y definir

claramente los planes de distribución.

2. Permite el cálculo de captaciones de agua para el consumo de las poblaciones.

3. Permite estimar las estructuras hidráulicas.

4. Nos permite identificar las los aumentos o perdidas en el caudal del rio, al igual se

pueden proyectar las inundaciones.

1) PRACTICA SOBRE MÉTODOS DE AFORO:

Para el desarrollo del siguiente laboratorio tendremos en cuenta que los métodos

empleados son aplicables a fuentes superficiales, subterráneas extraídas mediante

bombas o pluviales cuando se concentran en un cauce.

Para la medición de caudales de un cauce bien sea natural como artificial, existen

diversos métodos que son aplicados según el tamaño del canal o rio, material y

configuración de su sección, magnitud del caudal que trasporta y en general las

características hidráulicas del flujo,

a) Volumétrico: Es un método muy sencillo que consiste en recolectar mediante un

recipiente calibrado, tomando el tiempo que toma en cargar el volumen

determinado en el recipiente previamente calibrado.

b) Velocidad superficial (Flotador): Velocidad del fluido que se mueve a través de

un canal, definido como la tasa de flujo volumétrico de ese fluido dividido por el

área de la sección transversal. En flujos de una sola fase, es igual a la velocidad

media del fluido.

c) Los vertederos son elementos con una abertura superior utilizados para aforar el

caudal de líquidos en canales abiertos, por lo general, el flujo es agua. En la

literatura técnica hay varias fórmulas para este tipo de estructuras, pero, antes de

utilizar un dispositivo de estos es necesario calibrar el aparato. Existen vertederos,

triangulares, trapezoidales; pero los más comunes son los rectangulares.

2) PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

a) Practica de aforo volumétrico

i) Materiales:

(1) Un balde (calibrado para una capacidad de 8 litros ó 0.008 m3.

(2) Un cronometro

(3) Una manguera

ii) Procedimiento

Teniendo el cronómetro en cero, teniendo previamente el flujo continuo en la manguera,

se inicia el llenado del recipiente y se activa el cronometro, el cual debe ser detenido

cuando se llene a la capacidad calibrada, para el presente experimento se realizó para

una capacidad de 8 L, procedimiento que se repitió en tres ocasiones con diferentes

caudales; se calcula el caudal mediante la siguiente ecuación:

Dónde:

Q: Es Caudal

V: Volumen

t= Tiempo

Obteniendo los siguientes datos y resultados:

RESUMEN AFORO MÉTODO VOLUMÉTRICO

VOLUMEN RECIPIENTE

(m3) AFORO No. AFORADORES TIEMPO (s)

Q=Vol./t

CAUDAL m3/S

0.008 1 Nelson Lizarazo Rafael Malagón Gabriel Pedraza

27.86 0.00029

0.008 2 16.41 0.00049

0.008 3 13.67 0.00059

Registro fotográfico:

Observaciones comparativas:

Tenemos que el para un volumen fijo o estable de 0,008 m3, el caudal disminuye

cuando e tiempo de llenado aumenta, lo que nos retifica que el caudal se encuentra

en funcion del tiempo y a su vez de la velocidad.

Si pudiesemos ver estas tres muestras pasando por una seccion transversal redonda

que tuviese la capacidad de registrar la particulas atomicas del fluido observariamos

que para el menor tiempo tendriamos un registros de mayor cantidad de partículas.

b) Practica de aforo por flotador

i) Materiales

(1) Un pin pong

(2) Una cinta métrica

(3) Cronometro

(4) Planilla de aforos

ii) Procedimiento

Teniendo el canal en funcionamiento con pendiente del 0%, de toma valores

de las características geométricas del canal como es el largo, ancho y altura de

lámina de agua, información que se registra en la planilla de aforos; teniendo la

información previa diligenciada se coloca el ping pon sobre el flujo y se pone a

correr el cronometro registrando el tiempo total que toma el ping pon en

recorrer la longitud total de canal con esto obtener la velocidad del flujo,

calculando el caudal mediante las siguientes ecuaciones:

V*A

Q: Es Caudal

V: Velocidad de flujo

A= Área de la sección

1 0.15 0.023445 0.1563 21.85 4.85 0.2219680 0.00520404 FLOTADOR 0.4626 0.05068093

2 0.15 0.023445 0.1563 19.32 4.85 0.2510352 0.00588552 FLOTADOR 0.4626 0.05068093

3 0.15 0.023445 0.1563 19.75 4.85 0.2455696 0.00575738 FLOTADOR 0.4626 0.05068093

AFORO POR EL METODO DE FLOTADOR

11/04/2014

Nelson Lizarazo

Rafael Malagón

Gabriel Pedraza

tiempo

(s)

LONGITU

D (m)

CAUDAL

(m3/s)

METODO DE

AFORO

PERIMETR

O MOJADO

(m)

RADIO

HIDRAULIC

O (m)

AFORADORES

ANCHO

SECCION

(m)

AREA DE

LA

SECCIÓN

(M2)

PROFUNDIDA

D MEDIA (m)

VELOCIDAD

MEDIA (m/s)

AFOFO

No.FECHA

Obteniendo los siguientes datos y resultados:

Registro fotográfico:

1. En este grafico observamos el comportamiento del caudal en función de la velocidad,

observamos claramente que al aumentar la velocidad se aumenta el caudal, podemos

analizar que el caudal es la cantidad de masa que pasa por un punto en determinado

tiempo, que tiene correlación con la energía cinética y que bien calculada nos

CAUDAL m3/S0,00045

0,0005

0,00055

0,0006

00.2200.25

00.24

CAUDAL m3/S

CAUDAL m3/S

significa el poder determinar las fuerzas a las cuales se puede ver enfrentada una

estructura hidráulica.

2. La opción dos de nuestro laboratorio demostró que cuando tenemos un mayor caudal

el flotador avanza más rápidamente en el espacio.

c) Practica de aforo por vertedero

i) Materiales:

(1) Un vertedero rectangular

(2) Un flexómetro

(3) Planilla de aforos

ii) Procedimiento:

Antes del encendido de las bombas se realiza la medida de la cresta del

vertedero rectangular y las condiciones geométricas del canal, posteriormente

se instala el vertedero de manera que no permita escapes de agua,

posteriormente se encienden las bombas para iniciar el flujo, se espera unos

segundos hasta que sea llenado el canal hasta nivel de la cresta del vertedero

rectangular e inicie el rebose para iniciar la toma de medidas de altura de flujo

a una distancia de L ≥ 4h. La práctica de laboratorio se realizó mediante el uso

de un vertedero rectangular sin contracciones laterales

iii) La fórmula fundamental de caudal vertido en vertederos de sección

rectangular, sin contracción, también conocido como vertedero de Bazin, es:

Dónde:

Ecuación empírica desarrollada por Rehbock:

Valida solo para calculo de vertederos sin contracciones laterales.

Dónde:

Q = caudal en m3/s

µ = es un coeficiente indicador de las condiciones de escurrimiento del agua sobre el

vertedero

h = altura de la lámina vertiente sobre la cresta en m

g = aceleración de la gravedad, en m/s2

Si el vertimiento fuera de lámina contraída, se debe hacer una corrección,

Obteniendo los siguientes datos y resultados:

(m3/s)

14 7.3 6.7 0.695 0.0053

Nelson Lizarazo

Rafael Malagón

Gabriel Pedraza

AFORO POR VERTEDERO RECTANGULAR

Altura

lámina de

agua H(cm)

AFORADORES

Carga del

Vertedero h

(cm)

Altura de la

cresta del

vertedero

(w)

Registro fotográfico:

CONCLUSIONES

Se realizó y comprendió la metodología para hacer un aforo por el método

volumétrico

Se comprendieron y analizaron las características geométricas e hidráulicas de los

canales abiertos y sus propiedades.

Se realizó y comprendió la metodología para hacer aforo por el método de

flotador.

Se realizó y comprendió la metodología para hacer u aforo por el método de

estructura aforadora.

Se puso en práctica lo visto en la materia en cuanto a los cálculos respectivos para

el cálculo de caudales en canales por tres métodos de aforo

Todos los métodos de aforo tienen un margen de error. En nuestra practica

observamos que el método de aforo volumétrico es el que presenta mayor grado

de error, esto se debe a que las medidas son dependientes absolutamente de la

percepción del hombre; cuando tomamos la cubeta y comenzamos a llenarla

tenemos dos condiciones de error claras en la toma de la muestra una es la toma

del tiempo y la segunda es la falla en la observación del límite del llenado ya que

cuanto más turbulento mayor error

Para el aforo volumétrico se evidencia a la necesidad de que se realice como

mínimo en tres ocasiones para sacar la medida por promedio de las muestras ya

que estamos frente a un método muy poco preciso

La toma de la muestra por flotador debe realizarse en equipos de dos o más

personas ya que el cronometro debe estar ubicado al final del canal con el fin de

que la toma se haga lo más real posible.

BIBLIOGRAFIA

En base a métodos de aforo universidad ingeniero Guillermo Melini Salguero de San Carlos De Guatemala, 2009

Guía de orientación en Saneamiento Básico, Fuentes de agua y métodos de aforo

Guatemala 2013

Métodos de aforo Abelardo Villavicencio P. Ingeniero Agrónomo, Mg.Sc. Alexis

Villablanca F. Ingeniero Agrónomo.

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/aforo_cauces/aforo_cauc

ca.htm

http://www.bvsde.paho.org/bvsacg/guialcalde/2sas/2-2sas.htm

http://platina.inia.cl/ururi/informativos/Informativo_INIA_Ururi_50.pdf