Aforo Caudal 4ul61

UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERIA E.A.P DE CIVIL (HUANCAVELICA)

AFORAMIENTO

ING. KENNEDY R. GOMEZ TUNQUE [email protected]

Antecedentes Desde hace varios siglos el ser humano ha tenido la necesidad de medir el comportamiento físico del agua en movimiento o en reposo. Es por ello que ha inventado muchos aparatos que registran la velocidad, la presión, la temperatura y el caudal. El caudal Q, se define como

el volumen de agua “V”, que pasa por una sección en un determinado tiempo t, es decir: 

Q

t

¿QUE ES AFORAR? Aforar, es medir un caudal. En hidrología superficial puede ser necesario medir desde pequeños caudales (unos pocos litros/seg) hasta grandes ríos con caudales de centenares o miles de m3/seg.

Distinguimos dos tipos de aforo: • Aforos Directos: Con algún aparato o procedimiento caudal.

medimos

directamente

el

• Aforos indirectos: Medimos en el nivel de agua en el cauce, y partir del nivel estimamos el caudal. Para medir el caudal diariamente o de un modo continuo en diversos puntos de una cuenca se utilizan los aforos indirectos, por eso también se les denomina continuos.

Aforos Directos Molinete: Mide la velocidad de la corriente en varios puntos de la misma vertical y en varias verticales de la sección del cauce. A la vez que se miden las velocidades se mide la anchura exacta del cauce y la profundidad en cada vertical, lo que nos permite establecer la sección con bastante precisión. Aforos químicos: Su fundamento es el siguiente: Si arrojamos una sustancia de concentración conocida a un cauce, se diluye en la corriente, y aguas abajo tomamos muestras y las analizamos, cuanto mayor sea el caudal, más diluídas estarán las muestras analizadas.

Aforos Indirectos Escala Limnimétricas: Se trata de escalas graduadas en centímetros y firmemente sujetas en el suelo. En cauces muy abiertos suele ser necesario instalar varias de manera que sus escalas se sucedan correlativamente. Es necesario que un operario acuda cada día a tomar nota de la altura del agua.

Limnígrafos:

Miden el nivel guardando un registro gráfico o digital del mismo a lo largo del tiempo. El gráfico que proporcionan (altura del agua en función del tiempo) se denomina limnigrama. No solamente evitan la presencia diaria de un operario, sino que permiten apreciar la evolución del caudal dentro del intervalo de 24 horas.

AFORO CON FLOTADORES (Area – velocidad) Son los más sencillos de realizar, pero también son los más imprecisos; por lo tanto, su uso queda limitado a situaciones donde no se requiera mayor precisión. Con este método se pretende conocer la velocidad de la sección para ser multiplicada por el área, y conocer el caudal, según la ecuación de continuidad.

Q=velocidad x área

PROCEDIMIENTO DEL AFORO: Para la ejecución del aforo se procede de la siguiente forma. Se toma un techo de la corriente de longitud L; se mide el área A de la sección, y se lanza un cuerpo que flote, aguas arriba de primer punto de control, y al paso del cuerpo por dicho punto se inicia la toma del tiempo que dura el viaje hasta el punto de control corriente abajo.

SECCION DE RIO

Calculo de la Velocidad • La velocidad superficial de la corriente Vs, se toma igual a la velocidad del cuerpo flotante y se calcula mediante la relación entre el espacio recorrido L, y el tiempo de viaje t.

L vs  tp

L vs  tp

L: distancia entre el punto de inicio y el punto de control. tp: tiempo promedio de las muestras lanzadas.

Punto de inicio

Vs: Velocidad superficial.

Punto de Control

SECCION DE RIO

t1  t 2  t3  ...  t n tp   n

t n 1

n

n

FUNDAMENTO TEORICO: A  A1  A2  A3  A4

x d1 x d1  d 2  x d 2  d 3  x d 3  A    n 2 n 2 n 2 n 2

• De donde:

x A   d1  d 2  d 3  n Y generalizando la expresión para “di” tirantes, tenemos:

x A n

n 1

d i 1

i

x A n

n 1

• De donde: X: Anchura del espejo del agua.

n: Numero de segmentos en que se divide el espejo. di: Profundidad de agua o tirante y se debe observar (n-1) tirantes, para (n) segmentos en una sección.

d i 1

i

Ejemplo:

PUNT DISTANCIA TIRANT PUNT DISTANCIA TIRANT O

(m) a:

E (m)

O

(m) a:

E (m)

1

0.30

0.045

10

3.00

0.65

2

0.60

0.10

11

3.30

0.68

3

0.90

0.14

12

3.60

0.65

4

1.20

0.27

13

3.90

0.60

5

1.50

0.35

14

4.20

0.55

6

1.80

0.40

15

4.50

0.50

7

2.10

0.45

16

4.80

0.40

8

2.40

0.48

17

5.10

0.30

9

2.70

0.50

Por lo tanto el caudal será:

Q=VxA Q : Caudal V : Velocidad A : Area

Seccionamiento (Area)