Informe Aforo Flotadores 5f2io

UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

MÉTODOS DE CÁLCULO DE AFORO: Vertederos, Correntómetro y por Flotadores CURSO: Hidráulica DOCENTE: Ing. Eladio Fabián Vergara ELABORADO POR: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

CHAUCA GAIMES, Maguiber COLQUE CALIZAYA, Daniel Edson CONDORI LLIMPE, Flora Lucy HUACHO APAZA, Christian Jefferson MAMANI BANEGAS, Angel Cristhian SIME MUÑOZ, Dania Inés YUNGURI HUAMANI, Jheison Kenni

MOQUEGUA - 2018 1

INTRODUCCIÓN El caudal es la cantidad de agua que fluye por unidad de tiempo por un conducto abierto o cerrado como un río, riachuelo, acequia, una canal o una tubería. La hidrometría permite medir el caudal del agua que fluye sobre alguna de estas estructuras. Es de suma importancia conocer el caudal que fluye por una determinada fuente ya que ese caudal fluctúa según las épocas del año y las condiciones meteorológicas. El conocimiento de la variación del caudal que fluye por una determinada sección de un cauce natural es de suma importancia en los estudios hidrológicos. De acuerdo con la calidad y la cantidad de los registros de caudales necesarios en un estudio hidrológico, las mediciones se pueden hacer de una manera continua o permanente o de una manera puntual o instantánea. Las mediciones aisladas, puntuales o instantáneas, se realizan en determinados momentos en que se desee conocer la magnitud de una corriente en particular. La Hidrometría se encarga de medir, registrar, calcular y analizar los volúmenes de agua que circulan en una sección transversal de un río, canal o tubería; pertenecientes a un pequeño o gran sistema de riego en funcionamiento. En el presente informe se describe el trabajo de campo sobre los métodos: Por vertederos, por correntómetro y por Flotadores.

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CÁLCULO DE AFORO POR FLOTADORES

1. OBJETIVOS  Estimación del caudal en la bocatoma del Proyecto Especial Regional Pasto Grande en el distrito de Samegua mediante los métodos de vertederos, del flotador y del correntómetro.  Comparar todos los métodos de medición de caudales utilizados en la práctica. 2. FUNDAMENTO TEÓRICO CAUDAL. El caudal corresponde a una cantidad de agua que pasa por un lugar (canal, tubería, entre otros) en una cierta cantidad de tiempo, es decir, corresponde a un volumen de agua, por unidad de tiempo. Es la cuantificación del caudal de agua que pasa por la sección transversal de un conducto de agua. Para cuantificar el caudal de agua se puede utilizar la siguiente fórmula:

Q=AxV Donde: Q = Caudal (m3/s) A = Área de la sección transversal (m2) V = Velocidad media del agua en la sección hidráulica (m/s) METODOS PARA MEDICION DE CAUDALES: Entre los métodos más utilizados para medir caudales de agua se encuentran los siguientes:    

Método del flotador Método del correntómetro Método volumétrico Método de vertederos

MÉTODO DEL FLOTADOR El método del flotador se utiliza en los canales y acequias y da solo una medida aproximada de los caudales. Su uso es limitado debido a que los valores que se obtienen son los estimados de caudal siendo necesario el uso de otros métodos cuando se requiere una mayor precisión. En este método, de igual manera, se utilizan los valores promedio de las variables determinadas. Primer paso: Seleccionar el lugar adecuado. Se selecciona en el río o canal un tramo uniforme, sin piedras grandes, ni troncos de árboles, en el que el agua fluya libremente, sin turbulencias, ni impedimentos, que sea recto y de sección transversal uniforme, de alrededor de 3 metros de largo, donde el agua escurra libremente. Segundo paso: Medición de la velocidad. En el tramo seleccionado ubicar dos puntos, A (de inicio) y B (de llegada) y medir la distancia, una persona se ubica en el punto A con

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boyas o bolas de tecnopor y otra en el punto B con el reloj o cronómetro. Se medirá el tiempo de recorrido del flotador del punto A al punto B. Se recomienda realizar un mínimo de 3 mediciones y calcular el promedio. La velocidad de la corriente de agua del río se calcula con base en la siguiente:

v=

Longitud (AB) Tiempo - recorrido

Tercer paso: Medición del área de la sección transversal del río. En el tramo seleccionado, ubicar la sección o el ancho del río que presente las condiciones promedio y en la que se nos facilite la medición del área transversal. Un método práctico, con aceptable aproximación para calcular el área transversal, es tomar la altura promedio. Esto consiste en dividir el ancho del río, en por lo menos, cuatro partes y medir la profundidad en cada punto para luego calcular el promedio.

Figura 1. Medición de alturas promedio. Una vez se ha determinado el valor promedio de la profundidad, se procede a realizar la medición del espejo de agua del canal. Éste se divide en las partes que se midieron para determinar las alturas. En este caso, de acuerdo a la figura:

T 3

Luego se calcula el área para cada tramo, usando el método del trapecio: 𝑨𝟏 =

𝒉𝟏 + 𝒉𝟐 × 𝑻𝟏 𝟐

Y por último se calcula el área total de la sección en estudio. Cuarto paso: Cálculo del Caudal del río. Con los datos obtenidos se procede a calcular el caudal del río, QR, con base en la siguiente ecuación: QR (m3/s) = K x Velocidad (m/s) x Área (m2) Donde K es un factor de corrección relacionado con la velocidad. El valor de K se debe seleccionar de acuerdo al tipo de río o canal y a la profundidad del mismo, de conformidad con la tabla:

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Tabla 1. Factor K según el tipo de canal o río

El valor promedio obtenido del caudal de la fuente de agua estudiada permitirá no sólo conocer el volumen de agua del que se dispone por unidad de tiempo, información importante a la hora de tomar decisiones sobre posibles proyectos productivos, si no, además, conocer, de manera cuantitativa, las características del líquido, antes de su uso, o su vocación de uso. Para ello se requiere realizar estudios de calidad del agua de la fuente, adicionales a los estudios del caudal. 3. MATERIALES    

Flotador (Tecnopor) Wincha de mano Cinta métrica Cronómetro

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1) Buscar un lugar adecuado para aforar (el tramo debe ser recto y uniforme) 2) Seleccionar las secciones de control por las cuales va a pasar el flotador; levantar y calcular las secciones inicial y final del tramo elegido. 3) Dividir la sección de entrada y de salida del flotador en subsecciones para determinar con mayor exactitud la trayectoria. 4) Medir la distancia longitudinal entre las secciones de control. 5) Determinar las áreas hidráulicas de las secciones de control. 6) Lanzar el flotador; el flotador debe ser soltado unos cuantos metros aguas arriba de la sección de control. 7) Medir el tiempo que demora el flotador en pasar por las secciones de control. 8) Determinar la sección media del cauce, para luego determinar el caudal. 9) Repetir el proceso para calcular el caudal más exacto por este método. 5. RESULTADOS DATOS DEL CANAL:  Espacio recorrido (e): 50.00 m  Ancho del canal (B): 2.80 m  Altura del canal (Y): Y1 = 38.8 Y4 = 39.1 Y2 = 38.5 Y5 = 38.6 Y3 = 39.5 Y6 = 39.3

Y7 = 38.6 Y8 = 38.0 Y9 = 38.3

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Y = 38.8 + 38.5 + 39.5 + 39.1 + 38.6 + 39.3 + 38.6 + 38.0 + 38.3 = 38.74 cm = 0.3874 m 9  Área (A):

1.0847 m2

FÓRMULAS: Q=AxvxK v=e/t Dónde: v : Velocidad (m/s) e : Espacio recorrido por el flotador (m) t : Tiempo de recorrido del espacio «e» por el flotador (s) A : Área de la sección transversal (A = B x Y) Q : Caudal K : Factor de corrección (Tabla 1) Tabla 2. Cálculo del caudal por el método de Flotadores. N° de Flotador 1 2 3 4 5 6 7 8

Distancia Velocidad Tiempo (s) (m) (m/s) 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00 50.00

K

0.90

55.44 65.01 66.73 59.64 64.32 67.50 62.99 60.60

0.9019 0.7691 0.7493 0.8384 0.7774 0.7407 0.7938 0.8251

Caudal Caudal Real Teórico (Qt = (Qr = QT x K) A x v) 0.8799 0.9776 0.7503 0.8337 0.7310 0.8122 0.8179 0.9088 0.7584 0.8427 0.7227 0.8030 0.7744 0.8605 0.8050 0.8944 0.7799 Q (m3/s) 77.9944 Q (L/s)

6. CONCLUSIONES  Mientras más mediciones se hagan en un aforo mayor será la exactitud.  Si la zona a aforar tiene más vegetación será más difícil la medición del rio o arroyo o el valor del caudal disminuirá.  Es importante saber determinar el coeficiente de rugosidad para emplearlo en el método de Manning. 7. RECOMENDACIONES

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8. BIBLIOGRAFÍA

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