aforo avance

8/2/2019 aforo avance

http://slidepdf.com/reader/full/aforo-avance 1/10

1. RESUMEN.-

El informe que se presenta a continuación tiene como objetivo primordial calcular el caudal total que fluye en laestación PUENTE UNOCOLLA DEL RIO-COATA. El trabajo de campo consistió en medir las revoluciones de las hélices del correntómetro durante un tiempo de 30segundos, con su respectiva profundidad. Este proceso se repitió en cada tramo que divide el ancho del rio, entotal fueron 12 tramos.

El resultado del aforo nos da un total de caudal que fluye en el rio que es 127,124622 esto nos dice que por

el rio fluye 127124,622 , a través de una área aproximada de 93,3145 esto puede ser debido a que se

produjo bastantes lluvias por todos estos meses.

ÁFORO EN EL PUENTE UNOCOLLA2. OBJETIVO.-

Determinar la cantidad de caudal que fluye en el PUENTE UNOCOLLA DEL RIO-COATA Aprender el modo de uso del correntómetro Realizar el aforo de corrientes

3. TEORIA.-

3.1 HIDROLOGIA.-Es la ciencia que estudia el agua y sus manifestaciones en la atmosfera sobre y debajo de la superficie terrestre suspropiedades y sus interrelaciones con la naturaleza

3.2 HIDROMETRIA.-Ciencia que trata de la medición y análisis del agua incluyendo métodos técnicos e instrumentos utilizados enhidrología

3.3 AFORO.-Conjunto de operaciones para determinar el caudal en un curso de agua para un nivel observado su objetivo escorrelacionar el nivel del agua con el caudal o gasto

3.4 ESTACION DE AFORO.-Son estaciones en la cual se practican sistemáticamente observaciones para conocer el régimen de la corrienteobteniéndose registros continuos de variación en el nivel de las agua

3.4.1 SELECCIÓN DE LAS ESTACIONES.-Se clasifican en tres estaciones:

3.4.1.1 ESTACION DE PRIMER ORDEN.-En este tipo de estaciones los datos obtenidos son los siguientes:

Variaciones del nivel de las aguas (lect. De limnimetro y limnigrafo) Aforos a molinete Muestreo de sedimentos en suspensión

Equipos necesarios en una estación de primer orden:Limnimetros, limnigrafos, molinete, cronometro, contador, muestrador de sedimentos

3.4.1.2 ESTACIONDE SEGUNDO ORDEN.-En este tipo de estaciones los datos obtenidos son los siguientes:

Aforos a flotador Lecturas diarias de los limnimetros o escalas

Equipos necesarios en una estación de segundo orden:Limnimetros, flotadores, estacas, lienza, cronometro, regla de sondeo



3.4.1.3 ESTACIONES DE TERCER ORDEN.-En este tipo de estaciones los datos obtenidos son solamente lecturas del limnimetro

3.5 METODOS DE AFORO.-Tenemos los siguientes métodos:

3.5.1 AFORO VOLUMÉTRICO.-Se aplica generalmente en los laboratorios de hidráulica, ya que solo es funcional para pequeños caudales; sinembargo se pueden implementar también en pequeñas corrientes naturales de agua.

Fig. 1. Fig. 2.

Fig. 1. Instalación temporal para un aforo volumétrico con vertederoFig. 2. Instalación para un aforo volumétricoEl aforo volumétrico consiste en medir el tiempo que gasta el agua en llenar un recipiente de volumen conocidopara lo cual, el caudal es fácilmente calculable con la siguiente ecuación:

Q=V/t.

3.5.2 AFORO CON VERTEDEROS Y CANALETAS.-Se utilizan principalmente en la medición de caudales en pequeñas corrientes, en canales artificiales y delaboratorio; su uso en corrientes naturales es muy restringido. Un funcionamiento típico de un vertedero paraaforar corrientes naturales se muestra en la Fig. 3.

Fig. 3. Secciones de control artificiales para aforar corrientes naturales.

3.5.3 AFORO CON MOLINETE O CORRENTÓMETRO.-El principio de la medición de velocidad con molinete es el siguiente: Supóngase un molinete puesto en un puntode una corriente que tiene una velocidad V. La longitud S, es el recorrido de una partícula fluida moviéndose a lolargo del contorno completo de la línea que determina una vuelta de la hélice. La situación es análoga al suponerquieta el agua y el molinete desplazándose a través de ésta con velocidad V. Para un desplazamiento S, la hélicetambién dará una vuelta.

Para un movimiento uniforme:



El espacio, S, recorrido por la hélice, o por la partícula líquida a través de ésta, se representa por el número derotaciones, N, que da el molinete en t segundos.

Luego:

Como existen fricciones en las partes mecánicas del aparato, es necesario introducir un coeficiente de corrección,b.

Entonces

Y haciendo , la frecuencia de giro, se tiene: V=b*n

Con la sensibilidad del aparato se hace sentir a partir de determinada velocidad mínima, a, que en general, es delorden de 1 cm/s, por debajo de la cual el aparato no se mueve, la ecuación del aparato se transforma en:

V= a+ b*nEcuación que corresponde a una línea recta. Los aparatos vienen con su respectiva ecuación de calibración,dependiendo del tipo de molinete y de la casa productora, o tabuladas las velocidades en función del número derevoluciones por minuto.

3.5.3.1 AFORO CON MOLINETE O CORRENTOMETRO FORMAS DE AFORO.-

AFORO A PIE .- Curso de agua es pequeño Curso de agua poco profundo y fondo resistente Colocar una cinta graduada de un margen a otro, y se van midiendo la velocidad a diferentes

profundidades, a puntos equidistantes de un extremo a otro de la sección. AFORO A CABLE .-

La sección se materializa con un cable tendido de un extremo a otro, y el aforo se hace en bote o por unfunicular.

3.5.4.2 AFORO DESDE EL PUENTE.-

Siempre que el tramo de aforo se encuentre sobre un puente, convendrá estudiar la posibilidad de utilizarlos comoestructura para aforar, sin embargo cuando dicho puente presenta obstáculos de consideración al paso de lacorriente, como puede suceder con machones que dan lugar a la formación de remolinos, o bien cuando seencuentra dificultad para las operaciones de aforo.El aforador debe contar con el siguiente equipo:

En estaciones que utilizan molinete con eje vertical Molinete de eje vertical Torno, pluma con cable electro portador Contador

Además el aforador deberá llevar cronómetro, flexo metro, libreta de aforo, lápiz o punta bola.Debe tener en cuenta que la orilla izquierda (OI) es aquella que si supuestamente nos colocamos en medio del ríomirando aguas abajo se encuentra a nuestra izquierda.Orilla derecha (OD) es aquella que si supuestamente nos colocamos en medio del río mirando aguas abajo seencuentra a nuestra derecha.Se marcar en el puente las distancias horizontales determinadas por el ancho del río.Debe dejar en blanco las asillas correspondientes a las alturas de escala y hora de finalización del aforo, estosdatos se anotaran una vez culminada el aforado.

3.6 LIMNIMETRO.- Son reglas graduadas cuyo objetivo es medir las variaciones del nivel de la superficie del aguaen una corriente. Las escalas tendrán una longitud suficiente como para poder registrar todas las fluctuaciones delnivel de las aguas, pueden ser de un solo tramo, o estar divididas en varias secciones, son construidos de variosmateriales, como madera, fierro, hormigón, etc.Se debe instalar en una parte accesible y profunda del cauce o en un pozo comunicado con el donde llega el aguaalcanzando el mismo nivel que tiene la corriente

3.6.1 Estación Simple o Limnímetrica. Estación Hidrométrica que solo cuenta con un instrumental de medicióndenominada limnímetro (escala o mira) que registra el nivel del río respecto a una referencia fija. Este tipo de



estaciones hace cuatro (04) lecturas diarias de nivel en épocas de estiaje (Mayo a Noviembre), y cinco (05) enépocas de avenida (Diciembre a Abril).

3.6.2 Estación Limnígrafica, es una estación fija que además de contar con un limnímetro o regla, tiene además unlimnígrafo, el cual registra las variaciones del nivel del agua en la sección de control en forma continua, y debemantener coincidencia con el nivel del limnímetro. Este tipo de estaciones es ubicado en los ríos donde lasvariaciones de caudal son muy rápidas y al cual se debe mantener una vigilancia continua por las consecuenciasque este puede ocasionar. Fig. N°5. Limnígrafo

Fig. N°5. Estructura del Limnígrafo.

3.7 EL MOLINETE O CORRENTOMETRO.- Para la determinación de las velocidades del agua en las corrientes, el aparato más comúnmente empleado es elmolinete hidráulico o correntómetro.El molinete hidráulico o correntómetro, consiste esencialmente en un cuerpo hidrodinámico compuesto de dospartes principales que son: Un rotor provisto de un dispositivo, mediante el cual el agua en su movimiento hacegirar, y un mecanismo que permite contar el número de revoluciones que da el citado rotor al generar un impulsoeléctrico.

3.7.1 MOLINETE GURLEY TIPO PRICE.-El medidor de corriente GURLEY consta de una rueda de empilones, montada en un eje vertical, que gira al quedarsuspendida en agua corriente. Generalmente la rueda que gira lleva unas aspas o copas sobre las cuales el agua alchocar ejerce una fuerza que le imprime movimiento de rotación, tanto más rápido cuanto mayor sea la velocidadde la corriente.Para contar el número de vueltas que da la rueda, se utilizan diversos sistemas, siendo el más practico el eléctrico,que transmite una señal perceptible a un audífono o a una linterna, cada cierto número de vueltas de la rueda.

3.7.2 MOLINETE A OTT ARCANCES.-El cuerpo del molinete es de forma rectangular y hecho de bronce niquelado y plateado.La corriente hace girar la hélice, actúa una vez un contacto Reed incorporado hermético, a prueba de presión. Lasucesión de los contactos es casi proporcional a la velocidad del agua en el punto de medición este instrumentonos da una fórmula para medir VELOCIDAD EN EL PUNTO

Fig. 6 correntómetro A OTT



3.8 METODO DE LA SECCION MEDIA.-Para este método, es necesario considerar una sección de control (Gráfico 05 apend.), la cual se dividen en uncierto número de franjas las mismas que se encuentran limitada por las líneas de medición. Si V1 es la velocidadmedia en la primera línea de medición y V2 la velocidad media en la segunda línea de medición.Independientemente del método que se haya utilizado para determinar estos valores (0.6, 0.2-0.8, 0.2-0.6-0.8), ysiendo d1 y d2 las profundidades totales de las respectivas líneas de medición, y B la distancia horizontal entre

ellas. Entonces el caudal del tramo 1-2 será igual a:

Dónde:V1, V2: Promedio de las velocidades en cada línea de medición 1 y 2 (V 0.6 , V0.2- V0.8,).d1, d 2: Profundidades de las líneas de medición.B: Distancia entre las líneas de medición 1 y 2q1-2 : Caudal parcial en el tramo 1-2Q = ∑ q ( n - 1 ) – n La ecuación que se muestra anteriormente es utilizada para cada una de los tramos en que se divide la sección decontrol. Por lo tanto el caudal total será la sumatoria de todos los caudales parciales de cada uno de los tramos esdecir:Q: Caudal total (m 3/s) que discurre por la sección transversal.

3.9 TRABAJO DE CAMPO.-Está determinado por los siguientes componentes:

3.9.1 SONDEOS.-

a) PUNTOS.- son el número de mediciones que se hace en el aforo con el fin de determinar los diferentes

puntos de los componentes del trabajo de gabinete y campo en el aforo realizado se toma 19 puntos

b) DISTANCIA DEL PUNTO INICIAL.- es el ancho del punto de origen del puente al punto donde se debesujetar el correntómetro para poder medir la velocidad

c) PROFUNDIDAD.- es la altura de la superficie de agua a la superficie del suelo

3.9.2 CORRENTOMETRO.-

a) PROFUNDIDAD DE LA OBSERVACION.-

METODO.- el técnico encargado de aforar el rio nos dijo que cuando pasaba la profundidad de un sedebía multiplicar por 0,2 y 0,8 y si la profundidad fuese menor de se debía multiplicar por 0,6

METROS.- es la multiplicación del método y la profundidad si hubiese dos métodos se debe multiplicarpor la misma profundidad obteniendo dos datos

b) REVOLUCIONES.- Son las vueltas que da la hélice del correntómetro debido a la fuerza de la corrientede agua

c) TIEMPO.- es un tiempo determinado debido a las vueltas o revoluciones que la la hélice en el aforo seha tomado un tiempo de en donde la hélice debe dar sus respectivas vueltas

3.10 TRABAJO DE GABINETE.-Está compuesto por la velocidad, sección, descarga.

3.10.1 VELOCIDAD.-



a) VELOCIDAD EN EL PUNTO.-Es la velocidad que se mide con el molinete o correntómetro que está enfunción de donde esta expresado por la fórmula:

Dónde:

: Es la velocidad en el punto ⁄ : es el # de revoluciones por tiempoSon los datos que toman 0,1,2,3,4,5,6……..18

NOTA.- la formula ya está definida para un tiempo de debido a esto ya no se utilizara otras formulas con locual se puede hallar las velocidades en cada punto

b) VELOCIDAD MEDIA EN LA VERTICAL.-de acuerdo al punto, si en este se ha efectuado dos medicioneseste valor estará dado por el promedio aritmético de las dos velocidades en el punto de 0,2 y 0,8:

………………………………………………….

Dónde:Velocidad media en la vertical ⁄

Es la velocidad en el punto de 0,2 ⁄


Pero si solo se ha tomado un valor de 0,6, la velocidad media en la vertical será igual a la de la velocidad en elpunto.

……………………………………………………………….


c) VELOCIDAD MEDIA EN EL TRAMO.-estará dado por la velocidad media en la vertical del inicio del tramomás la del final del tramo entre dos, es decir el promedio de las velocidades media en las verticales quedefinen el tramo.

………………………………………………..

Dónde:Velocidad media en el tramo ⁄

Las velocidades medias en las verticales en cada punto ⁄ Son los datos que toman cada tramo 1,2,3,4,5……………..18

3.10.2 SECCION.-

a) ÁREA.-es el producto de la profundidad media del y el ancho de este tramo.

…………………………………………………. Dónde:

Es el area de los tramos Es la profundidad media

b) PROFUNDIDAD MEDIA.-es el promedio aritmético de las profundidades del punto inicial al punto finalesta expresado por la ecuación.

………………………………………………………………

Dónde:Es la profundidad media

y : son las profundidades Es el ancho de los tramos



c) ANCHO.-es la distancia entre las verticales que definen el tramo en este caso son de tramos igualesseparados en 10m el puente tiene una distancia de 152m

……………………………………………………………………… Es el ancho de los tramos

3.10.3 DESCARGAa) CAUDAL DE UNA CORIENTE DE AGUA.-El caudal o gasto de un rio o corriente es el volumen de agua que

fluye atreves de una sección transversal en una unidad de tiempo. Se determina durante una serie deoperaciones, que constituyen lo que se llama un aforo. El gasto o caudal depende directamente del áreade la sección transversal de la corriente y velocidad media del agua, obteniéndose el caudal o gasto por lamultiplicación de estos factores.

………………………………………………………………………..

Dónde:

Caudal

Velocidad media en el tramo ⁄

4. INSTRUMENTOS O EQUIPOS.-

correntómetro de hélice con eje horizontalMODELO: A OTT ARCANCESNUMERO: 81687MARCA: KEMPTENTiene un LCNUMERO: 1-122652

Un contometroMODELO: ROTT

NUMERO: Z30MARCA: KEMPTEN

FUNCIONA: CON 6 PILASHECHO EN: ALEMANIA

Una barra estabilizadora Un contrapeso o lastre

HECHO DE: PLOMOPESO: 10Kg

Un metro La fecha de instalación y la hora

11 de abril del 2011 a las 7:30am. El correntómetro funciona perfectamente

5. PROCEDIMIENTO.-

Diagrama de las secciones donde se hicieron las mediciones el ancho, la profundidad y el área Representamos la geografía de como es el rio en el suelo

Aforamos cada en tramos iguales el ancho del r io es de El correntómetro se debe juntar o ajustar con la barra estabilizadora y junto con el seguro de fizón esto se

ajusta al contrapeso y todo esto se conecta con cables al contrometro Una vez que se ha instalado los equipos se debe atar a una soga para luego poder introducir a las aguas

de la corriente del rio donde se va a sostener con la soga desde el puente y luego se deberá medir con unmetro LA PROFUNDIDAD desde la superficie exterior de la corriente del agua hasta la inferior

Como el correntómetro está en el agua la corriente del agua debido a su fuerza ara girar la hélice y estoproducirá un impulso eléctrico que mandara una señal al contometro y este determinara las vueltas quedio la hélice en .



Cuando hayamos determinado las PROFUNDIDADES LAS VUELTAS O REVOLUCIONES en los 19 puntos oen los 18 tramos se debe de calcular LAS VELOCIDADES EN EL PUNTO con la fórmula del correntómetro:

Calculamos la velocidad en el punto con la ecuación

n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

M=REV/t0 2,367 3,6667 7,4 6,9 5,3 5,7 6,8 4,133333 5,96667 4,56667 3,867 5,4333

4,2667 7,0333 6,4333 5,3333 5,8 6,3667 3,766667 5,4 4,16667 3,667 5,1667

V. punto0 0,62 0,9473 1,8873 1,7614 1,3585 1,4593 1,7362 1,064773 1,52641 1,17389 0,998 1,3921

1,0983 1,795 1,6439 1,3669 1,4844 1,6271 0,972447 1,38372 1,07317 0,947 1,325

Se procederá a calcular todas las variables que van a intervenir para hallar el caudal total, utilizando las formulasya establecidas en el marco teórico.

nv MEDTRAMO

v MEDVERT

PROFMED

ANCHOTRAMO AREA

1 0,31 0 0,276 5 1,38

2 0,8214 0,6199 0,566 2 1,1323 1,0228 1,0228 0,6925 3 2,0775

4 1,8412 1,8412 0,8825 10 8,825

5 1,7027 1,7027 0,9 10 9

6 1,3627 1,3627 0,745 10 7,45

7 1,4719 1,4719 0,7325 10 7,325

8 1,6817 1,6817 0,9075 10 9,075

9 1,0186 1,0186 0,9875 10 9,875

10 1,4551 1,4551 1,045 10 10,45

11 1,1235 1,1235 1,015 10 10,1512 0,9724 0,9724 0,8575 10 8,575

13 1,3585 1,3585 0,8 10 8

Calculamos el caudal en la ecuación

n AREA VELOCIDAD CAUDAL1 1,38 0,30996333 0,42774942 1,132 0,82136667 0,92978707

3 2,0775 1,02280667 2,124880854 8,825 1,84115667 16,24820765 9 1,70266667 15,3246 7,45 1,36273667 10,15238827 7,325 1,47185 10,78130138 9,075 1,68168333 15,26127639 9,875 1,01861 10,0587738

10 10,45 1,45506333 15,205411811 10,15 1,12352667 11,403795712 8,575 0,97244667 8,33873017

13 8 1,35854 10,86832

Por ultimo hallamos el caudal total



TAMBIEM PODEMOS DETERMINAR EL AREA TOTAL Y LA VELOCIDAD MEDIA

Calculamos el area total

93,3145

Calculamos el total de la velocidad media del tramo

∑ 16,1424167

∑ ⁄

De esto podemos hallar un caudal:

115,870888

6. RESULTADO.-

y = 34.183x 4 - 162.01x 3 + 266.37x 2 - 161.23x + 29.243

-5

0

5

10

15

20

0 0.5 1 1.5 2

C a u

d a

l ( m ^ 3

/ s )

V. tramo (m/s)

CAUDAL vs V. tramo

y = 0.0065x 6 - 0.2319x 5 + 3.226x 4 -21.857x 3 + 73.782x 2 - 111.41x + 59.782

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 5 10 15

C a u

d a

l ( m ^ 3

/ s )

Area (m^2)

Caudal vs Area

y = 0.0085x + 0.0137

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.21.4

1.6

1.8

2

0 50 100 150 200 250

V e

l o c i d a d e n e

l p u n t o

( m / s )

revoluciones

V. punto vs Revoluciones



7. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES.-

El caudal se obtuvo de la suma de los diferentes caudales en cada tramo del RIO UNOCOLLA con el fin de

obtener el caudal total

Si vemos la figura se observa que el caudal no son iguales ya que las superficies no son uniforme

Del grafico vemos El caudal depende de las velocidades de tramo y del área la velocidad de tramo depende de las revoluciones a mayor vueltas de la hélice mayor será la velocidad detramo

la profundidad no depende de las revoluciones ya que hay zonas en donde puede tener mayorprofundidad pero menor revolución o viceversa

el caudal se obtuvo satisfactoria mente ya que el técnico nos dio algunos promedios de caudal que se

aforo con anterioridad que son 104,903 ⁄ ; 123,135 ⁄ ; 165,225 ⁄ y el caudal que seobtuvo esta dentro de estos promedios

el área total del rio es 93,3145 y la velocidad media total que circula por el rio es ⁄ Debe estar situada sobre un tramo recto del rio que cuente con una sección uniforme y una pendiente

constante a lo largo del rio La dirección de la corriente en la sección debe ser paralela a la del rio

La sección de aforo debe tener una distribución pareja de velocidades evitándose así en aquellas en queexisten sectores con altas velocidades

Evitar en las secciones donde haiga piedras, matorrales en la orilla, secciones con lechos fangosos o conmucha vegetación, contracorrientes o remolinos etc.

8. BIBLIOGRAFIA.-

Análisis de aforo de la estación hidrométrica Obrajillo-Periodos 2000-2001-Arequipa

Hidrometría - Monografias_com.mht

SERVICIO NACIONAL DE HIDROLOGIA Y METEOROLOGIA (LA SEPARATA)

Manual de hidrometría-Ministerio de Agricultura

es.wikipedia.org/wiki/Aforo

www.wordreference.com/definicion/aforo

aforo avance

Documents