INSTITUTO COLOMBIANO DE HIDROLOGIA, METEOROLOGIA Y ADECUACION DE TIERRAS

--fi I M A T—

AFOROS PRACTICOS DEL AGUA DE RIEGO

INSTRUCTIVO

Preparado por :

LUIS E. PRATO T.

Sección de Hidrometeorologia

Regional # 9 - Norte de Santander

Bogotá, 1979

[MESEN -TACHO%

La Regional # 9, a través de su Sección de Hidrometeorología, ha logrado

reunir en el presente Instructivo algunas técnicas de aforos con miras a fa-

cilitar la labor de hidrometría dentro de los Distritos de Riego y Drenaje.

La sencillez y claridad con que se han discutido todas las metodologías que

aquí aparecen, ponen la teoría y la práctica de dichos aforos al alcance de

todo el personal que en una u otra forma tiene a su cargo cuantificar los

volúmenes de agua manejados con fines de riego y drenaje.

El grado de exactitud que se sacrifica, está compensado por la sencillez,

rapidez y economía que ofrecen los distintos métodos propuestos; condicio-

nes ampliamente discutidas dentro del contexto que orgullosamente presen -

tamos a los interesados en este tema.

JAIME PADILLA REYES

Jefe División Distritos de Riego

* **

II thillTIODIII1CC

La distribución del agua es uno de los aspectos más importantes en la ope-

ración de un Distrito de Riego, por lo que se hace necesario efectuar una

serie de mediciones de la misma, lo cual no solo conlleva a controlar la

fuente de abastecimiento, sino que es necesario, una vez captada condu-

cirla con un mínimo de pérdidas y entregar la dotación solicitada por los

usuarios en el momento preciso.

En el Distrito de Riego El Zulia hay en la actualidad un gran número de

Usuarios con parcelas promedio de 10 hectáreas, en un área de 6.000 hec-

tareas, lo cual implica establecer un control mas estricto en el agua en-

tregada a los mismos, ya que si se suministra más agua de la solicitada y

no se efectúan mediciones, en los cálculos se toma como suministro lo so-

licitado y entonces por error entra como pérdidas por conducción la diferen-

cia entre el mayor valor entregado y el volumen solicitado.

Por lo anterior se ha preparado el presente trabajo, en el cual se dan

algunas normas para realizar tres tipos de aforo, que por su relativa sen-

cillez y rapidez pueden ser efectuados por el personal que tiene a cargo

labores de hidrometría e inclusive por los mismos canaleros.

* **

Los tres tipos de aforo son :

1) Flotadores.

2) Orificio sumergido.

3) Varilla de velocidad de carga.

Para facilitar los cálculos se han adicionado algunas tablas, gráficos y no-

mogramas, todo lo cual permite que un aforo se realice en el menor tiempo

posible.

Lo expuesto en el presente manual esta destinado a todas las personas que

tienen que ver con la medición del agua de riego y el Autor confía en

que será de alguna utilidad en el desarrollo práctico de sus labores, todo

lo cual nos llevará a hacer una correcta distribución del agua, factor de

suma importancia para hacer evaluaciones de la eficiencia conque se están

operando los Distritos de Riego.

** *

= 3

I - GEEINERAlLIIIIDADES

Existen en la actualidad diversos métodos para medir los gastos que se

extraen y los que se entregan en la red de canales de los Distritos de

Riego, todos ideados, como consecuencia de la necesidad de obtener re-

sultados satisfactorios. El método más efectivo depende del volumen de

agua a medir y el grado cb exactitud que sea necesario, pero teniendo

en cuenta que el procedimiento de aforo sea sencillo, rápido y económico.

Los métodos para medición del agua se pueden dividir en dos tipos :

1) De sección y velocidad.

2) Directos.

En el primer tipo se basa la fórmula Q = AV

en donde Q es el gasto, A es el área de la sección y V la velocidad

media en la sección. Por el proceso como se mide la velocidad este ti-

po se subdivide en :

a) Molinete hidráulico.

b) Flotadores.

c) Tubos de Pitot.

***

= 4 =

d) Fórmulas en función de la pendiente, radio hidráulico y coefi-

ciente de rugosidad.

e) Péndulo de Castelli, etc.

Los métodos directos se subdividen en :

a) Volumétricos y gravimétricos.

b) Orificios.

c) Vertederos.

d) Canaleta Parshal I .

e) Varillas de carga, etc.

En este manual como se dijo anteriormente, solo se tratarán tres tipos de

aforo, y aunque el método del Molinete Hidráulico es muy usado en los

Distritos de Riego y suele utilizarse como patrón para calibrar otros, no

se incluye en el presente trabajo, ya que el Instituto tiene manuales más

especializados en este tema,

Para las personas interesadas en profundizar sobre estos temas, se citan al

final algunas referencias bibliográficas.

= 5 =

11 - FILCITAMCDFRES

Para calcular la velocidad del agua en un cauce pueden utilizarse flotadores

los cuales al ser impulsados por las partículas de agua Ilevar6n una velocidad

similar a ellas.

La velocidad del viento influye mucho en los flotadores superficiales por lo

que son más recomendables los subsuperficiales, o sea los que van ligeramente

abajo de la superficie del agua.

En el Distrito de Riego El Zulia se ha venido utilizando en el aforo de cana-

les pequeños, flotadores construidos con dos corchos lastrados. Este tipo de

flotador tiene un tamaño de 7 a 10 cm, y se lastra de manera que solo so-

bresalga un 20%; para hacerlo más visible se pinta de amarillo o naranja; en

la figura # 1 se muestra el tipo de flotador.

.

col2c1405

m Ey«, PhrG AIRE'

Figura # 1 LASTRE

***

=6

Debido a la cintura que tiene es fácilmente rescatable con la regla de tipo

plegadizo que se les proporciona a los canaleros. La regla se extiende do -

blando solo parcialmente la sección de un extremo con la que se engancha

el flotador.

Por una gran cantidad de aforos que se han hecho por este método, se ha ob-

servado que en canales pequeños la velocidad media del agua es, el 80% de

la velocidad del flotador colocado en el centro del cauce.

La velocidad del flotador se obtiene midiendo una distancia sobre una de las

orillas del canal y tomando el tiempo que el flotador tarda en recorrerla. Se

recomienda escoger un tramo recto y de sección relativamente uniforme.

El área de la sección puede obtenerse haciendo varios sondeos a distancias ho-

rizontales aproximadamente iguales y promediándolos, luego este promedio se

multiplica por el ancho de la sección en canales rectangulares.

Otro método muy rápido y para el cual se han elaborado tablas que se inclu-

yen en el presente manual, es hacer un sondeo en el centro del canal y

multiplicarlo por el ancho y por 2/3. Esto equivale a considerar la sección

parabólica.

En realidad los canales en tierra suelen deformarse y toman la forma de una

parábola, aunque no siempre cuadrática. Para estimar el error que puede dar

este método se ha hecho un gráfico en la que se ha considerado como orde-

***

= 7 =

nadas la relación 4/T, donde d es la profundidad o tirante del canal, y T es

el ancho de la sección con agua; en las abscisas se han puesto valores de

A 1/A 2 en donde Al es el 'área estimada por el método de la parábola y

A 2 es el área considerando la sección trapecial; con talud de 1.5 : 1 se ob-

serva en dicha gráfica que para valores comprendidos entre 0,2 y 0,25 la re-

lación Al/A 2 varía de 0.95 a 1.07, lo que quiere decir que cuando la pro-

fundidad del agua en la sección sea de 1/4 a 1/5 del ancho, al estimar el

área por el método de la parábola el error será de aproximadamente un 5%

respecto al área trapecial cuando el talud es de relación 1.5 : 1 ( Fig. # 2 ).

El máximo error 24% ) se presenta con una relación poco usual cVT igual

a 1/14 del ancho. Sin embargo debe tenerse en cuenta c...Je estamos consideran-

do dos y Parabólica ) y estamos apli-

cando la fórmula de una para ambas, es decir la Parabólica para la Sección

Trapecial, considerando un Canal de Riego sin deformación, con las caracte-

rísticas de diseño y construido conforme al mismo, pero como es bien sabido

estas condiciones no se mantienen, ya sea por efecto de la erosión en los

canales o por depósitos de sedimentos, aún en los casos que se tenga un buen

programa de conservación, razón por la cual el error empieza a disminuir,

cuando se empieza la operación en dichos canales.

***

rror 5 `ó

1.15 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95

1.00 1.05 1.10

E

Mim o « rror 24% Oro del OOC ho.

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

0.00

Al

A2

Figura # 2

TALUD

DEFORMACION DE CANALES Y USO DE LA FORMULA PARABOLICA.

Para comprobar lo expresado anteriormente se ha tomado una muestra de cien

aforos realizados con molinete hidráulico en el Distrito de Riego El Zulia, en

diferentes canales y con variadas relaciones de d/T.

En el campo práctico generalmente se acepta el área que nos da un aforo

realizado con el molinete hidráulico, ya que con este se integran una serie

de trapecios parciales, los cuales al ser sumados nos dan el área total en la

sección de aforos. Los aforos tomados para el presente trabajo, nos dan pues

una serie de áreas calculadas con los datos de campo obtenidos con el mo-

linete hidráulico. A estos mismos aforos se les tomó el ancho de la superfi-

cie de agua y la profundidad del centro del Canal y luego se les aplicó la fór-

mula parabólica, posteriormente se calcule el error de área, tomando como

ciento por ciento el área suministrada por los aforos realizados con el moline-

te. En la figura 3 se presenta un aforo de los utilizados en la muestra el cual

dio los siguientes resultados :

Muestra # 92

Area del aforo 3.945 m2 Ancho Sup.de agua 5.50 m Prof. en el centro 1.10 m Area parabólica = 2/3 bh 4.033 m2 Error de área respecto al aforo 2%

***

= 10 =

Otro hecho generalizado es el de que, cuando se realiza un aforo con moli-

nete hidráulico, se acepta un error máximo del 10% en más o en menos, pues

es bien sabido que dos aforos consecutivos realizados en el mismo sitio no dan

un resultado igual en la mayoría de los casos.

De acuerdo a la muestra de cien aforos relacionada en el cuadro # 1A, vemos

que en 88 casos el error está comprendido entre O y 10% respecto al área del

molinete, lo cual vale decir que al 88% de los canales en tierra se les puede

aplicar la fórmula de la parábola, y su error máximo será del 10°/a, valor este

que como se dijo anteriormente se acepta al aforar con molinete hidráulico.

Para facilitar el cálculo se han elaborado las tablas números 1, 2 y 3 con

las cuales se puede obtener una vez hechas las mediciones, los datos de ve-

locidades, áreas y caudales.

PROCEDIMIENTO.

Para el cálculo de las velocidades se escoge un tramo de 5 m. y con cronó-

metro en mano se mide el tiempo que dura el flotador en recorrer los 5 m.

que previamente se han señalado con una estaca en cada punto. Es conve-

niente soltar el flotador 2 m. antes del primer punto de referencia y empezar

a cronometrar tan pronto llegue a la primera estaca con el fin de darle tiempo

al flotador de que se estabilice.

***

---........,,,.." ,.....= .9, ,,,...0 .1,,x7 ..._ r.5......, ‹e:,

......„

REGISTRO DE AFOROS CON MOLINETE HIDRÁULICO ..,.

HIMAT

INFORMA 1 • • AL , 1 AFORO 144 025 2) FE

m /Y. » COORDEN A DAS 41 CORRIENTE ) 1i44- bk991 büzeé..s

SI CUENCA

LAT N LONG . IALT .

61 OL1NET E /7-7-7- lizfrims4S /.9ti«-

MARCA TIPO MI

7) OBSERVADOR A pl,e2z- Cdiviltrov - ib.,„vvEz. 8) N' T ABLA VELOCIDAD /9(-2

91 HORA DE

INICIAOON 14.Vs 101 LECTURA MIRA

i.oa II) NORA TERMINACION

15.'30 17) LECTURA MIRA

1.o53 131 PROMEDIO LECTURA

/soso r

141 ARE A TOTAL

3, 945" m7

15) VELOCIDAD MEDIA

0.4(-65 . 161 CAUDAL TOTAL

1. 9ist • 17) METODO DE AFORO

4.21e1 • . 2 , a M OLINETE VELOCIDAD SECCION 32) OBSER VACIONES

RELATIVAS A: VARIACIONES Y OBSTRUCCIONES EN EL CAUCE. VIENTO. ESTADO DE INSTRUMENTOS . METODO USA00 DESBORDAMIENTOS AGUAS ARRIBA DEL CABLE. CONDICIONES DEL FONDO DEL CAUCE PESO Y TIPO DEL ESCANDALLO. ME TODO DE SUS PENIION ETC

IR 19 20 2 1 22 23 24 25 26 27 DE 29 30 31

DISTANCIA DEL PUNTO

INICIAL ~FUND!

DAD

PR OFUNDI DAD DE

OBSERVACION

NUMERO DE

REVOLUCIONES

TIEMPO EN

SEGUNDOS

REVOLUCIO NES POR SECUNDO

VELOCIDAD EN EL PUNTO

VELOCIDAD MEDIA DEL

VELOCIDAD MEDIA EN COEFICIEN

TE ANCHO

PROFUNDIDAD MEDIA ÁREA PGAARSCTI21.

t. i. o 2 Y

t-7-0 AL #,W0 .:-.3 2 •

Figura / 3

= 12 =

VUESTRA DE AFOROS COL bOLILETE EIDRAULICO PARA ERROR DE ÁREA

DISTRITO DE RIEGO EL ZULIA

NQ ESTACION FECHA CAUDAL M3/2 VELOC. AREA AREA ERROR AFORO M/seg AFORO PARABOLA

M2 M2

1 Desf. Zulia 10-L-78 0,614 1,034 0,594 0,600' 1 2 Desf. Zumallero 10-1-78 0,175 0,351 0,498 0,489 2 3 Florenza Interm. 19-1-78 2,266 0,852 2,660 2.632 1 4 Londres Interm. 27-IV-78 0,737 0,411 1,793 1,650 e 5 Buena Esperanza 05-VI-78 2,029 0,476 4,261 3,626 15 6 Londres Alto 05-V1-78 1,730 0,441 3,925 3,922 0 7 C. Zumallero 10-VI-78 0,846 0,808 1,047 1,013 3 8 C. Zulia 10-VI-78 10,259 0,588 17,455 15,333 12 9 C. Zulia 26-VI-78 10,583 0,561 18,856 17,062 10

10 C. Zulia 26-VI-78 7,948 0,496 16,040 15,033 6 11 C. 2-1A 04-VII-78 0,108 0,262 0,413 0,380 8 12 C. Z-1 04-VII-78 0,194 0,524 0,210 0,200 5 13 C. Z-4 04-VII-78 0,157 0,327 0,480 0,440 8 14 C. Z-5 04-VII-78 0,034 0,410 0,063 0,085 2 15 C. Zulia 04-VII-78 9,662 0,529 18,270 17,013 7 16 Desf. Zulia 14-VII-78 0,129 0,427 0,302 0,299 1 17 Barco Nº 2 14-VII-78 0,071 0,408 0,174 0,158 9 18 Desf. B. Esper. 14-VII-78 0,020 0,116 0,172 0,160 7 19 Desf. Londres A. 14-VII-78 0,253 0,452 0,560 0,532 5 20 C. Zulia 15-VII-78 9,923 0,542 18,298 17,741 3 21 C. Londres I. 24-VII-78 0,740 0,273 2,710 2,567 5 22 Desf. Londres A. 24-VII-78 0,238 0,425 0,560 0,559 0 23 C. LO-14 24- VII-78 0,143 0,314 0,456 0,397 13 24 C. LO-12 24-VII-78 0,152 0,168 0,904 0,907 0 25 C. LO-11A 24-VII-78 0,033 0,223 0,148 0,144 3 26 C. LO-11 24-VII-78 0,106 0,331 0,320 0,293 8 27 C. LC-10 24-VII-78 0,114 0,364 0,313 0,280 11 28 C. LO-9-2 24-VII-78 0,014 0,246 O,C57 0,051 11 29 C. LO-9 24-VII-78 0,032 0,356 0,090 0,094 4 30 C. LO-8A 24-V11-78 0,022 0,242 0,091 0,088 3 31 C. LO-8 24-VII-78 0,067 0,345 0,194 0,173 11 32 C. LO-7A 24-VII-78 0,061 0,241 0,253 0,269 6 33 C. 10-7 24-VII-78 0,061 0,649 0,094 0,085 10 34 C. Londres A. 24-VII-78 1,809 0,669 2,705 2,851 5 35 C. Z-4 Simón Ar. 25-VII-78 0,024 0,261 0,092 0,100 8 36 C. Z-4 H. Espino 25-VII-78 0,041 0,084 0,488 0,467 4 37 C. Z-4 P. Carreño 25-VII-78 0,015 0,349 0,043 0,042 2 38 C. Z-4 P.Espinosa 25-VII-78 0,056 0,483 0,116 0,113 3 39 C. 2-4 Luis Godoy 25-VII-78 0,019 0,250 0,076 0,067 12 40 C. Z-4 Entrada 25-VII-78 0,189 0,636 0,297 0 I 319 7 41 C. BE-34 E-Bueno O1-VIII-78 0,053 0,232 0,228 0,204 11 42 C. BE-34 E.Bueno O1-VIII-78 0,018 0,191 0,094 0,096 2 43 Desf. Zumallero 14-VIII-78 0,047 0,296 0,159 0,147 8 44 P. Uribe Tono 14-VIII-78 0,115 0,256 0,450 0,400 11 45 Com. Las Delicias 14-VIII-78 0,092 0,136 0,677 0,623 8 46 P. Uribe Tono 14-VIII- 78 0,176 0,418 0,421 0,433 3 47 C. La Palma 16-VIII-78 0,121 0,121 1,000 0,930 7 48 C. Pedregales 16-VIII-78 0,091 1,230 0,074 0,069 7 49 C. Zumallero Sal. 16-VIII- 78 0,816 0,255 3,205 2,933 8 50 C. Astillero 17-VIII-72 0,254 0,273 3,124 2,787 11

ESTACION FECHA AFORO

= 13 =

CAUDAL M3/S VELOC. M/Seg

AREA AFORO M2

AREA FARABOLA M2

ERROR

51 C. AT-8 17-VIII-78 0,106 0,527 0,201 0,180 10 52 C. La Marthica 17-VIII-78 0,033 0,270 0,122 0,113 7 53 Com. La Palma 17-VIII-78 0,061 0,384 0,159 0,162 2 54 C. Pedregales 17-VIII-78 0,088 0,233 0,378 0,380 1 55 Desf. Astillero 22-VIII-78 0,116 0,127 0,910 0,840 8 56 Com. Pueblito 22-VIII-78 0,022 0,367 0,060 0,060 o 57 C. Eda La Palma 22-VIII-78 0,161 0,429 0,375 0,350 7 58 C. BE-40 23-VIII-78 0,508 0,416 1,221 1,067 13 59 C. BE-38 23-VIII-78 0,152 0,247 0,616 0,601 2 60 C. BE-37A 23-VIII-78 0,130 0,276 0,471 0,442 6 61 C. BE-36A 23-VIII-78 0,081 0,339 0,239 0,243 2 62 C. BE-36-1 23-VIII-78 0,159 0,679 0,234 0,252 8 63 C. BE-36 0,118 °9578 0,204 0,208 2 64 C. San Roque 23-VIII-78 0,087 0,424 0,205 0,214 4 65 C. BE-35-A 23- VIII-78 0,090 0,308 0,292 0,280 4 66 C. BE-34A 23-VIII-78 0,105 0,541 0,194 0,192 1 67 0. BE-34 23-1/111-78 0,161 0,476 0,338 0,348 3 68 C. BE-36 23-VIII-78 0,133 0,343 0,388 0,360 7 69 C. BE-32A 23-VIII-78 0,178 0,426 0,418 0,413 1 70 C. B. Esperanza 23-VIII-78 2,130 0,562 3,788 3,536 7 71 C. Zulia 25-VIII-78 8,666 0 ,547 15,655 15,587 2 72 C. z-4 28-VIII-78 0,354 0,755 0,469 0,467 73 C. Z-2 28-VIII-78 0,152 0,278 0,546 0,496 9 74 C. Londres A. 05- IX-78 2,033 0,497 4,091 4,070 1 75 C. B. Esperanza 05- IX-78 1,753 0,559 3,135 2,907 7 76 C. Florenza I. 05-IX-78 1,325 0,917 1,445 1,400 3 77 Comun. S. Rafael 06- IX-78 0,136 0,463 0,294 0,297 1 78 C. Z-3 06- IX-78 0,092 0,195 0,472 0,427 10 79 C. Z-2 06- IX-78 0,165 0 ,529 0,312 0,288 8 80 C. Z-1 06- IX-78 0,098 1 1 380 0,071 C,070 1 8]. Barco NQ 2 06- IX-78 0,114 0,662 0,172 0,160 7 82 Desf. B. Espera 06- IX-78 0,028 0,098 0,284 0,264 7 83 Desf. Zumallero 06-IX - 78 0,242 0,553 0,437 0,440 1 84 C. z-4 06- IX,78 0,244 0,573 0,426 0 ,431 1 85 C. Londres B. 06- IX-78 0,188 0,450 0,418 0,388 7 86 C. Londres Bl 06- IX-78 0,140 0,304 0,461 0,467 1 87 P. Silvino Mesa 07- IX-78 0,033 0,246 0,134 0,120 10 88 Pedro Rios -Zum. 07- IX-78 0,094 0,214 0,440 0,381 13 89 Com. Las Delicia 07- IX-78 0,129 0,182 0,707 0,684 3 90 P. Ely E. 07- IX-78 0,274 0 ,499 0,549 0,540 2 91 Desf. Zumallero 07- IX-78 0,275 0,396 0,695 0,700 1 92 C. Londres A. 13- IX-78 1,514 0,485 3,945 4,033 2 93 C. San Roque 14- IX-78 0,092 0,359 0,256 0,243 5 94 C. Londres B. 14- IX-78 C,272 0,260 1,044 1,024 2 95 C. Florenza I. 14- IX-78 1,396 0,928 1,504 1,536 2 96 C. Z-4 14- IX-78 0,349 0,662 0,527 0,539 2 97 C. Zulia 14- IX-78 11,038 0 ,538 20,498 20,040 2 98 C. Z-2 18- IX-78 0,092 0,379 0,243 0,232 5 99 C. B. Esperanza 25-- IX-78 1,083 0,385 2,810 2,607 7

100 Desf. Londres A. 25- IX-78 0,099 0,240 0,412 0,384

= 14 =

Ejemplo :

Recorrido del flotador 25 segundos

Velocidad 0.20 m/s ( Tabla # 1 )

E Fórmula resuelta V = T

...... ( 2.10 )

en que :

V =

Velocidad en m/s E =

Espacio ( tramo de 5 m. T =

Tiempo en segundos

Para el cálculo del área tenemos los siguientes datos :

Ancho de la sección (b) 0.60 m.

Profundidad (h) 0.30 m.

Area 0.120 m2 ( Tabla # 2 )

Fórmula resuelta

A = 2 bh ( 2.11 ) 3

Finalmente para obtener el caudal, con los datos de 'área y velocidad y uti-

lizando la tabla # 3 tenemos :

Area de la sección 0.120 m2

Velocidad 0.20 m/s.

Caudal 19 lts/s. ( Tabla # 3 )

Fórmula resuelta Q = 0.8 AV x 1.000 ... (2.12)

en que :

Q = Caudal en lts/seg. A = Area de la sección en m 2

V = Velocidad en m/seg.

Los anteriores datos de aforo se consignan en un formato como el presentado

en la figura # 4.

* * *

=15=

DISTRITO DE RIEGO EL ZULIA Sección de Hidrología

b

AFOROS CON FLOTADOR

USUARIO Par— cela n4

Ti em po -- seg.

b

Anchc Y

= 16 =

TABLA No. 1

CALCULO IDE VELOCIIDAIDES

CANALES EN TIERRA MENORES DE 300 Lts/Seg.

AFOROS CON FLOTADOR

Fórmula : V = E T

en que :

V = Velocidad en m/s.

E = Espacio en metros

T = Tiempo en segundos.

***

CALCULO DL VELOCIDADES

.TIEMPO en Seg. VELOCIDAD en M/seg. Toblo No.

TIEMPO en Seg. VELOCIDAD en Illieeffs.

1 5.00 26 0 . 19

2 2. 50 27 0.18

3 1.67 28 0.18

4 1.25 29 0.17

5 1.00 30 0.17

6 0.83 31 0.16

7 0.71 32 0.16

8 0.62 33 0.15

9 0.56 34 0 . 15

10 0.50 35 0.14

11 0.45 36 0.14

12 0 .4 2 37 0.14

13 0.38 38 0.13

14 0.36 39 0.13

1 5 0.33 40 0.12

16 0.31 41 0.12

17 0.29 42 0.12

18 0.28 43 0.12

19 0.26 44 0.11

20 0.25 45 0.11

21 0,24 46 0.11

22 0.23 47 0.11

23 0.22 48 0.1.0

24 0.21. 49 0.10

25 0.20 50 0.10

TABLA

D E

VELOCIDADES

E N M/Seg.

■-,

Para tramos; de 5 metros

= 18 =

TABLA No. 2

CALCULO DIE "[REAS

CANALES EN TIERRA MENORES DE 300 Lts/Seg.

PARA UTILIZAR EN EL AFORO POR FLOTADORES Y EN LA VARILLA DE CARGA

Fórmula : A = 2 bh 3

( Sección Parabólica )

en que : A = Area de Sección en m 2

b = Ancho del canal en m.

h = Profundidad en el centro en metros.

***

Sección Parabólica 5 - A = 2 bh

3

h2 TABLA

DE

ÁREAS

Ancgs

.20 .25 .30 .35 .40 .45 .50 055 .60 .65 .70 .75 .80 .85

0.10 .013 .017 .020 :.023 .027 .030 .033 .037 .040 .043 .047 .050 .053 .057

0.11 .015 .018 .022 .026 .029 .033 .037 .040 .044 .048 .051 .055 .059 .062

0.12 .016 .020 .024 .028 .032 .036 .040 .044 .048 .052 .056 .060 .064 .068

0.13 .017 .022 .026 .030 .035 .039 .043 .048 .052 .056 .061 .065 .069 .074

0.14 .019 .023 .028 .033 .037 .042 .047 .051 .056 .061 .065 .070 .075 .079

0.15 .020 .025 .030 .035 .040 .045 .050 .055 .060 .065 .070 .075 .080 .085

0.16 .021 .027 .032 .037 .043 .048 .053 .059 .064 .069 .075 .080 .085 .091

0.17 .023 .028 .034 .040 .045 .051 .057 .062 .068 .074 .079 .085 .091 .096

0.18 .04 .030 .036 .042 .048 .054 .060 .066 .072 .078 .034 .090 .096 .102

0.19 .025 .032 .038 .044 .051 .057 .063 .070 .076 .082 .089 .095 .101 .108

0.20 .027 .033 .040 .047 .053 .060 .067 .073 .080 .087 .093 .100 .107 .115

0.21 .028 .035 .042 .049 .056 .063 .070 .077 .084 .091 .093 .105 .112 .119

0.22 .029 .037 .044 .051 .059 .066 .073 .081 .088 .095 .103 .110 .117 .125

0.23 .031 .038 .046 .054 .061 .069 .077 .084 .092 .100 .107 .115 .123 .130

0.24 .032 .040 .048 .056 .064 .072 .030 .088 .096 .104 .112 .120 .128 .136

0.25 .033 .042 .050 .058 .067 .075 .083 .092 .100 .108 .117 .125 .133 .142

0.26 .035 .043 .052 .061 .069 '.078 .087 .095 .104 .113 .121 .130 .139 .147

0.27 .036 .045 .054 .063 .072 .081 .090 .099 .108 .117 .126 .135 .144 .153

0.28 .037 .047 .056 .065 .075 .084 .093 .103 .112 .121 .131 .140 .149 .159

0.29 .039 .048 .058 .068 .077 .087 .097 .106 .116 .126 .135 .145 .155 .164

0.30 .040 .050 .060 .070 .080 .090 .100 .110 .120 .130 .140 .150 .160 .170

TABLA Nº 2

ÁREAS

( so.

A = 2 bh 3

112

TABLA

DE

Ancho Prof. pita este .20 - .25 .30 . 35 40 .45 .50 .55 .60 .65 0 .75 .80 .85

0.31 .041 .052 .062 .072 .083 .093 .103 .114 .124 .134 .145 .155 .165 .176

0.32 .043 .053 .064 .075 .085 .096 .107 .118 .128 .139 .149 .160 .1.71 .181

0.33 .044 .055 .066 .077 .088 .099 .110 .121 .132 .143 .154 .165 .176 .187

0.34 .045 .057 .068 .079 .091 .102 .113 .125 .136 .147 .159 .170 .181. .193

0.35 .047 .058 .070 .082 .093 .105 .117 .129 .140 .1.52 .163 .175 .187 .198

0.36 .040 .060 .072 .084 .096 .108 .120 .132 .144 .156 .168 .180 .192 .204

0.37 .049 .062 .074 .086 .099 .111 .123 .136 .140 .160 .173 .185 .197 .210

0.38 .051 .063 .076 .089 .101 .114 .127 .140 .152 .165 .177 .190 .203 .215

0.39 .052 .065 .078 .091 .104 .117 .130 .143 .156 .169 .182 .195 .208 .221

0.40 .053 .067 .080 .093 .107 .120 .133 .147 .160 .173 .187 .200 .213 .227

0.41. .055 .068 .082 .096 .109 .123 .137 .151 .164 .178 .191 .205 .219 .232

0.42 .056 .070 .084 .098 .112 .126 .140 .154 .168 .182 .196 .210 .224 .238

0.43 .057 .072 .086 .100 .115 .129 .143 .158 .172 .186 .201 .215 .229 .244

0.44 .059 .073 .088 .103 .117 .132 .147 .162 .1.76 .191 .205 .220 .235 .249

0.45 .060 .075 .090 .105 .120 .135 .150 .165 .180 .195 .21.0 .225 .240 .255

0.46 .061 .077 .092 .107 .123 .138 .153 .169 .184 .199 .215 .230 .245 .261

0.47 .063 .078 .094 .110 .125 .141 .157 .173 .188 .204 .219 .235 .251 .266

0.48 .064 .080 .096 .112 .128 .144 .160 .176 .192 .206 .224 .240 .256 .272

0.49 .065 .032 .098 .114 .131 .147 .163 .180 .196 .212 .229 .245 .261. .278

0.50 .067 .083 .100 .117 .133 .150 .167 .183 .200 .217 .233 .250 .267 .283

II

o

TABLA N o

(Jecein Parlinn) ”

A = z bh 3

X2

TABLA

DB

ARBAS

Ancho Prof Xte

llt. . 90 .95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50

0.10 .060 .063 .067 .070 .073 .077 .080 .083 .087 .090 .093 .097 .100

0.11 .066 .070 .073 .077 .081 .084 .088 .092 .095 .099 .103 .106 .110

0.12 .072 .076 .080 .084 .088 .092 .096 .100 .104 .108 .112 .116 .120

0.13 .078 .082 .087 .091 .095 .100 .104 .108 .113 .117 .121 .126 .130

0.14 .034 .089 .093 .098 .103 .107 .112 .117 .121 .126 .131 .135 .140

0.15 .090 .095 .100 .105 .110 .115 .120 .125 .130 .135 .140 .145 .150

0.16 .096 .101 .107 .112 .117 .123 .128 .133 .139 .144 .149 .155 .160

0.17 .102 .108 .113 .119 .125 .130 .136 .142 .147 .153 .159 .164 .170

0.18 .109 .114 .120 .126 .132 .138 .144 .150 .156 .162 .168 .174 .180

0.19 .114 .120 .127 .133 .139 .146 .152 .158 .165 .171 .177 .184 .190

0.20 .120 .127 .133 .140 .147 .153 .160 .167 .173 .180 .187 .193 .200

0.21 .126 .133 .140 .147 .154 .161 .168 .175 .182 .189 .196 .203 .210

0.22 .132 .139 .147 .154 .161 .169 .176 .133 .191 .198 .205 .213 .220

0.23 .138 .146 .153 .161 .169 .176 .184 .192 .199 .207 .215 .222 .230

0.24 .144 .152 .160 .168 .176 .184 .192 .200 .208 .215 .224 .232 .240

0.25 .150 .158 .157 .175 .183 .192 .200 .208 .217 .225 .233 .242 .250

0.26 .156 .165 .173 .182 .191 .199 .208 .217 .225 .234 .243 .251 .260

0.27 .162 .171 .180 .189 .198 .207 .216 .225 .234 .243 .252 .261 .270

0.28 .168 .177 .187 .196 .205 .215 .224 .233 .243 .252 .261 .271 .280

0.29 .174 .184 .193 .203 .213 .222 .232 .242 .251 .261 .271 .280 .290

0.30 .180 .190 .200 .210 .220 .230 .240 .250 .260 .270 .280 .290 .300

1."?;i, A N4 2

Ancho Frof Mte .90 .95 1.,00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50

0.31 .186 .196 .207 .217 .227 .238 .248 .258 .269 .279 .289 .300 .310

0.32 .192 .203 .213 .224 .235 .245 .256 .267 .277 .288 .299 .309 .320

0.33 .198 .209 .220 .231 .242 .253 .264 .275 .286 .297 .308 .319 .330

0.34 .204 .215 .227 .238 .249 .261 .272 .283 .295 .306 .317 .329 .340

0.35 .210 .222 .233 .245 .257 .268 .280 .292 .303 .315 .327 .338 .350

0.36 .216 .226 .240 .252 .264 .276 .288 .300 .312 .324 .336 .348 .360

0.37 .222 .234 .247 .259 .271 .284 .296 .308 .321 .333 .345 .358 .370

0.38 .228 .241 .253 .266 .279 .291 .304 .317 .329 .342 .355 .367 .380

0.39 .234 .247 .260 .273 .286 .299 .312 .325 .338 .351 .364 .377 .390

0.40 .240 .253 .267 .280 .293 .307 .320 .333 .347 .360 .373 .387 .400,

0.41 .246 .260 .273 .287 .301 .314 .328 .342 .355 .369 .383 .396 .410

0.42 .252 .266 .280 .294 .308 .322 .336 .350 .364 .378 .392 .406 .420

0.43 .258 .272 .287 .301 .315 .330 .344 .358 .373 .387 .401 .416 .430

0.44 .264 .279 .293 .308 .323 .337 .352 .367 .381 .396 .411 .425 .440

0.45 .270 .285 .300 .315 .330 .345 .360 .375 .390 .405 .420 .435 .450

0.46 .276 .291 .307 .322 .337 .353 .368 .383 .399 .414 .429 .445 .460

0.47 .282 .298 .313 .329 .345 .360 .376 .392 .407 .423 .439 .454 .470

0.48 .288 .304 .320 .336 .352 .368 .384 .400 .416 .432 .448 .464 .480

0.49 .294 .310 .327 .343 .359 .376 .392 .408 .425 .441 .457 .474 .490

0.50 .300 .317 .333 .350 .367 .383 .400 .417 .433 .450 .467 .483 .500

TABIA No 2

= 23 =

TABLA No. 3

CALCULO DE CAUDALES

CANALES EN TIERRA MENORES DE 300 Lts/Seg.

PARA AFOROS CON FLOTADOR

Fórmula Q = 0.8 AV x 1.000

en que :

Q = Caudal en Lts/Seg.

A = Area de Sección en m2

V = Velocidad en m/seg .

***

Q•0.8VAt 1.000

Veloc. Arca mi ls

M2 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.oc

0,020 2 2 3 4 5 6 6 7 8 9 10 10 11 12 13 14 14 15 16

0.025 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0.030 2 3 5 6 7 8 10 11 12 13 14 16 17 18 19 21 22 22 24

0.035 3 4 6 7 8 10 11 13 14 15 17 18 19 21 22 24 26 26 28

0.040 3 5 6 8 10 11 13 14 16 18 19 21 22 24 26 27 29 30 32

0.045 3 6 7 9 11 13 14 16 18 20 22 23 26 27 29 30 32 34 36

0.050 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

0.055 5 6 9 11 13 15 18 20 22 24 26 29 30 33 35 38 40 42 44

0.060 5 7 10 12 14 17 19 22 24 26 29 31 34 36 38 41 43 46 48

0.065 5 8 10 13 16 18 21 23 26 29 31 34 37 39 42 44 46 50 52

0.070 6 8 11 14 17 19 22 26 28 30 34 37 39 42 45 48 50 53 56

0.075 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60

0.080 6 10 13 16 19 22 26 29 32 35 39 42 45 48 51 55 58 61 64

0.085 7 10 14 17 21 24 27 30 34 38 41 44 48 51 55 58 61 65 68

0.090 7 11 14 18 22 26 29 32 36 40 43 46 50 54 58 61 65 69 72

0.095 8 11 15 19 23 26 30 34 38 42 46 50 53 57 61 65 69 72 76

0.100 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80

0.105 8 13 17 21 26 30 34 38 42 46 50 54 59 63 68 71 75 80

0.110 9 13 18 22 27 30 35 40 44 48 53 58 62 66 71 75 79 83 88

0.115 10 14 18 23 28 32 37 42 46 50 55 60 64 69 74 78 83 87 92

TABLA

D S CAUDALES

en Lte/Seg

Tabln Nº 3

Q = 0.8 VA 3( 1.M10 -""'^`"

0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 Veloc.

Area 0 /42

48 53 58 62 67 72 77 82 86 91 96 0.120 10 14 19 24 29 34 38 43

0.125 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

0.130 10 16 21 26 32 37 42 46 52 58 62 67 73 78 84 88 94 99 104

0.135 11 16 22 27 33 38 43 49 54 59 65 70 75 81 87 92 98 102 108

0.140 11 17 22 28 34 39 45 50 56 62 67 73 78 84 90 95 101 106 112

0.145 11 18 23 29 35 41 46 52 58 64 70 75 82 87 93 98 104 110 116

0.150 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 114 120

0.155 13 18 25 31 38 43 50 56 62 68 74 81 86 93 100 106 112 118 124

0.160 13 19 26 32 39 45 51 58 64 70 77 83 90 96 103 109 115 122 128

0.165 13 20 26 33 40 46 53 59 66 73 79 86 93 99 106 112 118 126 132

0.170 14 20 27 34 41 48 54 61 68 75 82 88 95 102 109 115 122 130 136

0.175 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140

0.180 14 22 29 36 44 50 58 65 72 79 86 94 101 108 116 122 130 137 144

0.185 14 22 30 37 45 52 59 66 74 82 89 96 104 111 119 126 13, 141 148

00190 15 22 30 38 46 53 61 69 76 83 91 99 106 114 122 130 137 144 152

0.195 16 23 31 39 47 54 62 70 78 86 94 102 109 117 125 133 141 148 156

0.200 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120 128 136 144 152 160

0.205 16 25 33 41 50 58 66 74 82 90 98 106 115 123 132 139 147 156 164

0.210 17 26 34 42 51 59 67 75 84 93 101 109 118 126 135 142 151 160 168

0.215 18 26 34 43 52 60 69 78 86 94 103 112 120 129 138 146 155 163 172

TABLA

D E CAUDALES en Lte/Seg.

il

Tabla NQ 3

fi TABL A D E CAUDALES

en lte/Seg

fi 3 7117 a N 9

vo

Arca2

0.10 0,15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0,60 0.65 0.70 0.75 0,80 0.85 0.90 0.95 1.00

0.220 18 26 35 44 53 62 70 79 88 97 106 114 123 132 141 150 158 167 176

0,225 18 27 36 45 54 63 72 81 90 99 108 117 126 135 144 153 162 171 180

0.230 18 27 37 46 56 64 74 83 92 101 110 120 129 138 148 157 166 174 184

0.235 19 28 38 47 57 66 75 85 94 103 113 122 131 141 151 160 170 178 188

0.240 19 29 38 48 58 67 77 86 96 106 115 125 134 144 154 163 173 182 192

0.245 19 30 39 49 59 69 78 88 98 108 118 127 138 147 157 166 176 186 196

0.250 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

0.255 21 30 41 51 62 71 82 92 102 112 122 133 142 153 164 174 184 194 204

0.260 21 31 42 52 63 73 83 94 104 114 125 135 146 156 167 177 187 198 208

0.265 21 32 42 53 64 74 85 95 106 117 127 133 149 159 170 180 190 202 212

0.270 22 32 43 54 65 75 86 98 103 118 130 141 151 162 173 184 194 205 216

0.275 22 33 44 55 66 77 88 99 110 121 132 143 154 165 176 187 198 209 220

0.200 22 34 45 56 68 78 90 101 112 123 134 146 157 168 180 190 202 213 224

0.285 22 34 46 57 69 80 91 102 114 126 137 148 160 171 183 194 205 217 228

0.290 23 35 46 58 70 82 93 104 116 128 139 150 162 174 186 197 209 221 232

0.295 24 35 47 59 71 82 94 106 118 130 142 154 165 177 109 201 213 224 236

0.300 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192 204 216 228 240

0.305 24 37 49 61 74 86 98 110 122 134 146 158 171 183 196 207 219 232 244

0.310 25 37 50 62 75 86 99 112 121 136 149 162 174 186 199 211 223 235 248

0.315 26 38 50 63 76 88 101 114 126 133 151 164 176 189 202 214 227 239 252

Veloc. Area

L 0.10 0.15 0.20 0425 0.30 0,35 0.40 0.45 0.50 0.55 0,60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

0.320 26 38 51 64 77 90 102 115 128 141 154 166 179 192 205 218 230 243 256

0.325 26 39 52 65 78 91 104 117 130 143 156 169 182 195 203 221 234 247 260

0.330 26 40 53 66 79 93 106 118 132 146 158 171 185 198 211 224 238 251 264

0.335 27 40 54 67 80 94 108 121 134 147 161 174 187 201 214 228 242 254 268

0.340 27 41 54 68 82 95 109 122 136 150 163 177 190 204 218 231 245 258 272

0.345 27 42 55 69 83 97 110 124 138 152 166 179 194 207 221 234 248 262 276

0.350 28 42 56 70 84 98 112 126 140 154 168 182 196 210 224 238 252 266 280

0.355 29 42 57 71 85 99 114 128 142 156 170 185 198 213 227 242 256 270 284

0.360 29 43 58 72 86 101 115 130 144 158 173 187 202 216 230 245 259 274 288

0.365 29 44 58 73 88 102 117 131 146 161 175 190 205 219 234 248 262 278 292

0.370 30 45 59 74 89 104 118 133 148 163 178 192 207 222 237 251 266 282 296

0.375 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300

0.380 30 46 61 76 91 106 122 137 152 167 182 198 213 228 243 258 274 289 304

0.385 30 46 62 77 92 108 123 138 154 170 185 200 216 231 246 262 277 293 308

0.390 31 46 62 78 94 109 125 141 156 171 187 203 218 234 250 266 281 296 312

0.395 31 47 63 79 95 110 126 142 158 174 190 206 221 237 253 269 285 300 316

0.400 32 48 64 80 96 112 128 144 160 176 192 208 224 240 256 272 288 304 320

TABL A

D E CAUDALES en Lte/Seg

Tabl a Z • 3

= 28 =

Cualquier estructura que trabaje como orificio o tubo corto puede servir para

aforar. La fórmula que permite obtener el gasto en función del área del ori-

ficio y la carga es la siguiente :

Q = CA V 2 gh ........ 2.13

en donde :

Q = gasto que pasa por el orificio en m 3/seg.

A = área del orificio en m2

g = aceleración de la gravedad = 9.81 m/seg.

h = carga o diferencia de nivel de agua en metros

= coeficiente que depende de la contracción y velocidad del agua.

Esta fórmula puede aplicarse para calcular el gasto en compuertas, pero tiene

el inconveniente de que el valor del coeficiente ( C ) no es constante sino

que es variable y tiene valores que fluctúan entre 0,55 y 0,95 por lo que

puede obtenerse un fuerte error, además el 'área hidráulica del orificio en

ocasiones es dificil de estimar.

Como simplificación del método de aforo y para evitar hasta cierto punto los

inconvenientes señalados, el Ingeniero LUIS ZIEROLZ REYES de la Secretaria

de los Recursos Hidráulicos de México, encontró un método sencillo para apli-

cacián de esta fórmula, la cual se ha venido aplicando con buen éxito en el

Distrito de Riego El Zulia.

***

= 29 =

El método del Ingeniero ZIEROLZ consiste en lo siguiente : Se hacen varios

aforos con diferentes aberturas de compuerta, utilizando otro sistema por ejem-

plo el Molinete Hidráulico, también se mide la carga y luego de la ecuación

2.13 se despeja el valor de CA :

CA = Q V-7-91-

Como h y Q son conocidos puede saberse el valor de CA; estos valores se re-

lacionan con las aberturas de compuerta o altura de vástago, mediante un

gráfico ( Figura # 5 ) diseñado también en México, poniendo los valores

de abertura como ordenadas y los de CA como abscisas. Una vez calibrada

la compuerta se obtiene el caudal para cada abertura y carga h.

A continuación se describe el procedimiento completo para calibrar una com-

puerta por este método :

1. Se instalan miras hidrométricas aguas arriba y aguas abajo de las compuer-

tas, referenciadas con igual cota cero, para que por diferencia de lectura

se conozca el valor de la carga ( h ).

2. Estando cerrada la compuerta, se marca el O en el vástago, para medir

la abertura de la compuerta ( a ) sobre dicho vástago.

3. Se procede a la calibración, abriendo la compuerta una cierta cantidad

***

= 30 =

( cada 10 cm. ), se espera que se normalicen los tirantes aguas arriba

y abajo de la compuerta ( lecturas constantes ) para hacer la lectura

de la carga ( h ) y luego se hace el aforo con Molinete para conocer

el gasto que pasa por dicha compuerta.

4. Se repite la operación varias veces hasta la abertura completa de la

compuerta.

5. Se llevan los valores obtenidos al gráfico ( una vez se despeje la

fórmula de valores de CA ).

Corno ejemplo presentamos el resultado de la calibración de la cornpuer-

Ccnc! Zulia en el K O + 000. Esta compuerta

es de tipo rectangular y se realizaron nueve aforos ( uno cada 10 cm. ).

CALIBRACION DE LA COMPUERTA

Canal Zulia KO + 000

(a) Mts. Q en mYseg. h (metros) CA

0.20 1.200 0.50 0.38 0.30 1.895 0.59 0.56 0.40 2.665 0.68 0.73 0.50 3.525 0.77 0.90 0.60 4.360 0.77 1,12 0.70 5.228 0,80 1.31 0.80 6.406 0.95 1.48 0.90 7.741 0.95 1.78 1.00 8.263 1.04 1.83

* * *

= 31 =

Los valores de CA se han calculado con los datos de la segunda y tercera

columna, por ejemplo para el cuarto renglón se obtiene :

CA =

3,525

4.43 V 0,7/

= 0,90

Si se llevan los valores de la primera y cuarta columna al gráfico de la

figura # 5, colocando (a) en las ordenadas y CA en las abscisas, obtenemos

finalmente la calibración de la compuerta. Debe tenerse en cuenta al trazar

los puntos de (a) con los valores de CA, utilizar el número correspondiente

encerrado en un círculo, es decir si se utiliza la columna # 2 ( encerrada

en un círculo ) de valores de Altura de vástago (a), debe también utilizarse

la columna # 2 de CA ( encerrada en un círculo ), ya que la escala superior

de CA tiene valores menores que los de la escala inferior, aunque se alinean

en la misma dirección.

En algunos casos y dependiendo de la forma geométrica del orificio, los úl-

timos valores de CA se alinean siguiendo una dirección difererte a los pri-

meros, lo cual se explica por las variaciones de C y las de A que no tienen

porque ser exponenciales, sin embargo pueden trazarse dos líneas que sirven

para la calibración.

* **

= 32 =

INTERPRETACION DEL GRÁFICO.

Cuando se requiere hacer un aforo con la compuerta calibrada, se procede

en determinado momento a hacer la medición de la abertura y la carga Y

con estos datos se estima el gasto; por ejemplo si se tienen los siguientes

datos :

Abertura de compuerta

0.70 m.

Mira aguas arriba

2.50 m.

Mira aguas abajo

1.70 m.

La diferencia de miras es 2,50 - 1,70, por lo que la carga será igual a

0.80 m.

En consecuencia tenemos

Carga ( h )

0.80 m.

Abertura ( a )

0.70 m,

Para buscar el caudal correspondiente a estas lecturas tomamos los 0.70 de

la columna derecha # 2 hasta encontrar la línea dibujada, luego tomamos

una recta para los 0.80 de carga de la columna izquierda, hasta hacer un

ángulo de 90°con la línea de abertura de vástago. Finalmente en el punto

de intersección de las dos líneas nos subimos por la diagonal y obtenemos

el caudal que para este caso sería de 5,200 m 3/seg., columna # 2. Las

***

= 33 =

flechas dibujadas en el gráfico nos indican el procedimiento secuencial para

la interpretación del ejemplo anterior. En algunos casos se usarán las colum-

nas de caudales de la parte de abajo dependiendo del rango de caudales y

teniendo en cuenta los siguientes puntos para una mejor y adecuada interpre-

tación del gráfico :

1. Al utilizar la columna de altura de Vástago téngase en cuenta el número

de la misma ( encerrado en círculo ), para buscar el caudal en la colum-

na que tenga igual número. Es decir que si. se utiliza la columna # 1 en

( a ) debe utilizarse la # 1 en ( Q ).

2. La columna de la carga ( h ) es indpendiente y puede utilizarse con

cualquiera de las columnas anotadas anteriormente.

***

3 3 N - 3 E_- 70 36-- r 60 3 2-= 3 ••=- 30 -

40 3 1-

35

7 0-= =

2 4-1 .1". 30 13 -

22-■ 25 2 :

1 •

12-2r-

1 5 - $ 4.•••

I — 10

I 3-z.•

1.2,:

6

I eo- :

50

40 -4.0

35 -35

30 -30

25 --25

20

5 -1- 1 I.5

0 0

lO + 100 9 0.90

8 +080

= 35 =

II1W — VilAll1LILAS ID E£ VElLOCIIDAID DIE CARGA

L a varilla para determinar la velocidad de carga consiste en una simple estaca,

de bajo costo, con la cual puede medirse con bastante exactitud la velocidad

del flujo en canales abiertos, siempre que la profundidad y velocidad en estos

no sean excesivas. Se han diseñado y registrado diversos tipos de varillas. La

figura # 6 muestra la varilla que se está utilizando actualmente en el Distrito

de Riego El Zulia, la cual es de fácil construcción. Esta varilla fue ensayada

hace varios años en el Bosque Experimental de San Dimas, en el Sur de Cali-

for ni a.

El principio de la varilla para velocidad de carga no es nuevo; es solamente

una aplicación del Teorema de Bernoulli, un poco distinta de la que se em-

plea en el tubo de Pitot.

Al realizar el aforo, la varilla se coloca primero en el agua, con la base so-

bre el lecho del canal y el extremo agudo apuntando directamente aguas arri-

ba. La profundidad de la corriente en este punto la indica la lectura en el

extremo afilado de la varilla, sin tomar en cuenta pequeñas ondulaciones u

"oleaje arqueado". A continuación, la varilla se gira 180 grados, en forma

tal, que quede opuesto el borde plano al flujo de la corriente, motivándose

en esta forma un Salto Hidráulico por causa de la obstrucción que encuentra

***

= 36 =

el flujo. La altura promedio de este salto, registrada en la varilla, afora el

contenido total de energía en la corriente en ese punto; la altura del salto

menos la profundidad,es la velocidad efectiva de la carga. Así' que en cual-

quier punto de la corriente, la velocidad puede ser determinada por la fórmula

usual

V = V-2-g-h-

donde :

V = Velocidad en m/seg.

g = Aceleración de la gravedad ( 9,81 m/seg. )

h = Carga de velocidad en metros

El Nomograma de la figura # 7 proporciona las velocidades en m/seg. de

acuerdo a la carga en cm. Para determinar el Caudal es necesario efectuar las

mismas mediciones anotadas en el Capitulo de Flotadores, es decir considerar

la Sección Parabólica si es en tierra y utilizar la Tabla # 2 para determina-

ción del área. Una vez obtenidos los dos parámetros Area y Velocidad se bus-

ca el caudal correspondiente en la Tabla # 4.

Es aconsejable que al hacer las lecturas con la varilla de velocidad de carga

se coloque un pedazo de baldosa en el fondo del canal, en el sitio donde se

van a a efectuar las lecturas, y especialmente en aquellos canales cuyo lecho

sea muy fangoso, ya que si la varilla se deja hundir las lecturas serán erróneas.

***

= 37 =

La varilla se ensayó en el Distrito de Riego El Zulia con velocidades de 0,10

a 1,25 m/seg., con buenos resultados. Sin embargo se ha puesto como limite

en la figura # 7 velocidades hasta de 1.00 m/seg., de tal forma que cuando

la velocidad sobrepase este limite se recomienda no usar la varilla de carga.

A continuación se presenta un ejemplo para la realización de un aforo por el

método de la varilla de carga

Datos : ( Figura # 8 )

Profundidad borde agudo = 0.50 m.

Altura salto borde plano = 0.54 m.

Ancho b de la Sección = 0.70 m.

Profundidad h en el centro = 0.50 m.

Cálculo : Carga h en metros = 0.04 m.

Area de la Sección = 0.233 m2 ( Tabla # 2 )

Velocidad = 0.89 m/seg ( Figura # 7 )

Caudal = 212 lts/seg ( Tabla # 4 )

Se utiliza la Tabla # 4 para caudales recordando que a la varilla de carga no

se le aplica coeficiente, ya que esta aforo el contenido total de energía. Ló-

gicamente debe tratarse de que esta sea construida de acuerdo a las caracterís-

ticas de diseño.

***

• €0

o

Borda cortante

25 Cm 5,0 Cm. A

SECCION A—A

4

11,7.1.71'

E

o o

= 38 =

Fllkl AT

DISTRITO DE RiEGO EL ZULIA

SECCION DE HIDROMETEOROLOGIA

Zapato da latan

VARILLA VELOCIDAD CARGA

DISEQO • Colo ;l'a.°

Figura # 6 cusujo t. E. Cr,:

FEC4A• Dia I/77

rt7i r9-9 •-• v Cm

444,423 -, nL:77- 90 80

3.8-- L- 70

3.6 3. 5- • 3. 4 60 3.3- L-3.2= r- 3 . , 50

2;98 40-1 11

3.0 -

2.7- 2.€-- 35

2.4-

2.3- k.

2.2- 25

z E 91-E.

I 8 - I 5 i

I

1 5

4 O

9

8

I. 1

I OO 5

3. 0 80-..

0.70—

!. 5

0 44--

0.92- I--

039- 0.8

0.37 - - 0.7

034- - 0.6

0.31 - 0.8

028- - 0.4

024 - - 0.3 0.20" - 0.2 O./ 4 - - 0.10

= 39 =

NIOrvIOGRAUIA PARA DETERMIWACION DE LA - VELOCIDAD

FORMULA RESUELTA V.VZF

F I G N., 7

LIMITE RECOMENDADO

VARILLA DISEÑADA EN

EL PRESENTE MANUAL

REGIONAL N4 9 HIMAT N de S.

Secci 5n de Hidrologia

REGISTRO DE AFOROS CON LA VARILLA DE CARGA

DISTRITO : ¿L z„,/,g FECHA : 20A3

1 Pa rce la NT ARAR i VE LUC' DAD crrr" C111 ÁREA BordeBo rdelGarga Velcc 142 Planok:;udo J M/s CAUDAL

Q

dA of°V1131° 1e6c1 OBSERVA-

: CIONES. USUARIO Anche Prof .

b

h

ÉC/-10x)i24 59,0 blue

Aforo : e. r>uzez.

Revisó : E. WÑ r

0. ?-O 0.5r 0,233 54 5O 4 089 2/2

Q A . V

A 2 bh

3 v 42g11

200

Figura # 8

= 41 =

TABLA No. 4

CALCULO IDE CAUDINIILES

PARA AFOROS CON LA VARILLA DE CARGA ( h )

Fórmula Q = 1.000 AV

en que s Q = Caudal en Its/seg.

2 A = Area en m

V = Velocidad en m/seg.

** *

Velcc. Aren S s

P12 0.10 0.15 0.20 0,2' 0.30 0.35 0.40 0.45 0,50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

0.020 2 3 4 5 6 7 8 9 lo 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0.025 2 4 5 6 8 9 10 11 12 14 15 16 18 19 20 21 22 24 25

0.030 3 4 6 8 9 10 12 14 15 16 18 20 21 22 24 26 27 28 30

0,035 4 5 7 9 10 12 14 16 18 19 21 23 24 26 28 30 32 33 35 0.04o 4 6 8 lo 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 0.045 4 7 9 11 14 16 18 20 22 25 27 29 32 34 36 38 40 43 45 c.o50 5 L, 8 10 12 15 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40 42 45 48 50 0.0 55 6 8 11 14 16 19 22 25 28 30 33 36 38 41 44 47 50 52 CP )) 0.060 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 0.065 6 10 13 16 20 23 26 29 32 36 39 42 46 49 52 55 58 62 65

0.070 7 10 14 18 21 24 28 32 35 38 42 46 49 52 56 60 63 66 70 0.075 8 11 15 19 22 26 30 34 38 41 45 49 52 56 6o 64 68 71 75 0.080 8 12 16 20 24 28 32 36 4o 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80

0.085 8 13 17 21. 26 30 34 38 12 47 51 55 60 64 68 72 76 81 85

0.090 9 14 18 22 27 32 36 40 45 50 54 58 63 68 72 76 81 86 90 0.095 10 14 19 24 28 33 38 43 48 52 57 62 66 71 76 81 86 90 95 0.100 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

0.105 10 16 21 26 32 37 42 47 52 58 63 68 74 79 84 89 94 100 105 0.110 11 16 22 28 33 38 44 50 55 60 66 72 77 82 88 94 99 104 110 0.115 12 17 23 29 34 40 46 52 58 63 69 75 80 86 92 98 104 109 115

TABLA

DE CAUDALES en lts/Seg.

Q 1.000 AV

Para usar con la varilla de carga TABLA NQ 4

Vel cc. Area 4 el

M2 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

0.120 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 114 120

0,125 12 19 25 31 38 44 540 56 62 69 75 81 88 94 100 106 112 119 125

0.130 13 20 26 32 39 46 52 58 65 72 78 84 91 98 104 110 117 124 130

0.135 14 20 27 34 40 47 54 61 68 74 81 88 94 101 108 115 122 128 135

0.140 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 105 112 119 126 133 140

0.145 14 22 22

29 30

36 38

44 45

51 52

58 60

65 68

72 75

80

82 87 90

94 98

102

105

109

112 116

120

124

123

128

132

130

135

140

138 142

145 150 0.150 15

147 155 0.155 16 23 31 39 46 54 62 70 78 85 93 101 108 116

0.160 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120 128 136 144 152 160

0.165 16 25 33 41 50 58 66 74 82 91 99 107 116 124 132 140 148 158 165

0.170 17 26 34 42 51 60 68 76 85 94 102 110 119 128 136 144 153 162 170

0.175 18 26 35 44 52 61 70 79 88 96 105 114 122 131 140 149 158 166 175

0.18c 18 27 36 45 54 63 72 81 90 99 108 117 126 135 144 153 162 171 180

c.185 18 28 37 46 56 65 74 83 92 102 111 12o 130 139

142

118

152 162 171

1 6

18c

18r

190 0.190 1 9 28 38 48 57 66 76 86 95 104 114 124 133

0.195 20 29 39 49 58 68 78 88 98 107 117 127 136 146 156 166 176 185 195

0.200 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

0.205 20 31 41 51 62 72 82 92 102 113 123 133 144 154 164 174 184 195 205

0.210 21 32 42 52 63 74 84 94 105 116 126 136 147 158 168 178 18• 200 210

0.215 22 32 43 54 64 75 86 97 108 118 129 140 150 161 172 183 194 204 215

TABLA

D E

CAUDALES en Lts/Seg.

Q 1.000 AV Para usar con la varilla de carga

TABLA No 4

Veloc.

Aream

14/E 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

0.220 22 33 44 55 66 77 88 99 110 121 132 143 154 165 176 187 198 209 220

0.225 22 34 45 56 68 79 90 101 112 124 135 146 158 169 180 191 202 214 225

0,230 23 34 46 58 69 80 92 104 115 126 138 150 161 172 184 196 207 218 230

0.235 24 35 47 59 70 82 94 106 118 129 141 153 164 176 188 200 212 223 235

0.240 24 36 48 60 72 84 86

96 98

108 110

120 122

132 135

144 147

156 159

168 172

180 184

192 196

204 208

216 220

228 233

240

245 0.245 24 37 49 61 74 0.250 25 38 50 62 75 88 100 112 125 138 150 162 175 188 200 212 225 238 250

0.255 26 38 51 64 76 89 102 115 128 140 153 166 178 191 204 217 230 242 2 55

0.260 26 39 52 65 78 91 104 117 130 143 156 169 182 195 208 221 234 247 260

0.265 26 40 53 66 80 93 106 119 132 146 159 172 186 199 212 225 238 252 265

0.270 27 40 54 68 81 94 108 122 135 148 162 176 189 202 216 230 243 256 270

0.275 28 41 55 69 82 96 110 124 138 151 165 179 192 206 220 234 248 261 275

0.280 28 42 56 70 84 98 112 126 140 154 168 182 196 210 224 238 252 266 280

0.285 28 43 57 71 86 100 114 128 142 157 171 185 200 214 228 242 256 271 285

0.290 29 44 58 72 87 102 116 130 145 160 174 188 203 218 232 246 261 276 290

0.295 30 44 59 74 88 103 118 133 148 162 177 192 206 221 236 251 266 280 295

0.300 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300

0.305 30 46 61 76 92

93

107

108 122 124

137 140

152

155

168 170

183 186

198 202

214 217

229 232

244 248

2 59 264

274 279

290 294

305 310 0.310 31 46 62 78

0.315 32 47 63 79 94 110 126 142 158 173 189 205 220 236 252 268 284 z29 315 TABLA

DE CAUDALES en lts/Seg.

Q = 1.000AV Para usar con la varilla de carga

TABLA NQ 4

Vel oc. Area

M2 14/8 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

0.320 32 48 64 80 96 112 128 144 160 176 192 208 224 240 256 272 288 304 320

0.325 32 49 65 81 98 114 130 146 162 179 195 211 228 244 260 276 2.2 10• 2

0.330 33 50 66 82 99 116 132 148 165 182 198 214 231 248 264 280 297 314 330

0.335 34 50 6 7 84 100 117 134 151 168 184 201 218 234 251 268 285 302 318 335 0.340 34 51 68 85 102 119 136 153 170 187 204 221 238 255 272 289 306 323 340

0.345 34 52 69 86 104 121 138 155 172 190 207 224 242 259 276 293 310 328 345

0.350 35 52 70 88 105 122 140 158 175 192 210 228 245 262 280 298 315 32 3 50

0.355 36 53 71 89 106 124 142 160 178 195 213 231 248 266 284 302. 320 337 355 0.360 36 54 72 90 108 126 144 162 180 198 216 234 2 52 270 288 306 324 342 360

0.365 3 6 55 73 91 110 128 146 164 182 201 219 237 256 274 292 310 328 347 365

0.370 37 56 74 92 111 130 148 166 185 204 222 240 259 278 296 314 333 352 370 0.375 38 56 75 94 112 131. 150 169 188 206 225 244 262 281 300 319 338 356 375 0.380 38 57 76 95 114 133 152 171 190 209 228 247 266 285 304 323 342 361 380

0.385 38 58 77 96 116 135 154 173 192 212 231 250 270 289 308 327 346 366 385

0.390 39 58 78 98 117 136 156 176 195 214 234 254 273 292 312 332 351 370 390

0.395 40 59 79 99 118 138 158 178 198 217 237 257 276 296 316 336 356 375 3

0.400 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

TABLA D E en lts/Seg.

Q 1.000AV Para usar con la varilla de carga

TABLA NQ 4

CAUDALES

I I

01

I I

= 46 =

11_110GFRAFF11,11

I ng . ENRIQUE PALACIOS VELEZ. Manual de Operación de Distritos de Riego - México, 1971.

KLOHN, W. - STANESCU S. Aforos con molinete hidráulico y actividades de las comisiones de aforo. Aperiódica # 3 SCMH - Bogotá, 1973.

JULIO SANCHEZ ORDOÑEZ Manual de Hidrología para Hidromensores. HIMAT - Bogotá, 1977.

TRUEBA CORONEL. Hidráulica - Norgis, México, 1977.

S.R.H. - MEXICO. Instructivo para el aforo de corrientes - D.G.D.R. México, 1977.

ESPINOSA ENRIQUE. Los Distritos de Riego - CECSA. México, 1957.

KING H. W. Manual de Hidráulica, CECSA, México, 1972.

AID. Irrigación. Editorial Diana - Julio 1972.

***

IIIMIDIICIE

TEXTO PAGO

PRESENTACION

INTRODUCCION 1

I - GENERALIDADES 3

II - FLOTADORES 5

Deformación de canales y uso de la fórmula Parabólica 9

Procedimiento de cálculo con flotadores 10

III -ORIFICIO SUMERGIDO 28

Calibración de una compuerta 30

Interpretación del gráfico de un orificio sumergido 32

IV - VARILLAS DE VELOCIDAD DE CARGA

35

Ejemplo de aforo con la varilla de carga

37

FIGURAS

1 Tipo de Flotador empleado en el Distrito de Riego El Zulia 5

2 Error de Area - Método de la Parábola 8

3 Muestra # 92 Molinete Hidráulico 11

4 Formato para Aforos con Flotador 15

5 Gráfico para determinar los gastos de un orificio sumergido 34

6 Varilla de velocidad de carga 38

7 Nomograma para determinar la velocidad, fórmula V = V.-7S-- 39

8 Formato para aforos con la varilla de carga 40

* **

l'INDUCE ( Continuación )

PAG.

12 y 13

16 y 17

18 a 22

23 a 27

41 a 45

46

CUADROS

lA MUESTRA DE AFOROS CON MOLINETE HIDRAULICO PARA ERROR DE AREA

TABLAS

No.

1 VALORES DE VELOCIDAD Fórmula V = E

2 AREAS DE SECCION PARABOLICA Fórmula A = 2 bh 3

3 CAUDALES CON LA FORMULA Q = 0,8 AV x 10000

4 CAUDALES CON LA FORMULA Q = 1.000 AV

BI BLIOGRAFIA

* **

Page 1Page 2Page 3Page 4Page 5Page 6Page 7Page 8Page 9Page 10Page 11Page 12Page 13Page 14Page 15Page 16Page 17Page 18Page 19Page 20Page 21Page 22Page 23Page 24Page 25Page 26Page 27Page 28Page 29Page 30Page 31Page 32Page 33Page 34Page 35Page 36Page 37Page 38Page 39Page 40Page 41Page 42Page 43Page 44Page 45Page 46Page 47Page 48Page 49Page 50