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Este artculo se publica con la intencin de compartir una recopilacinestudiantil que necesariamente est sujeta a correcciones ortogrficas,

gramaticales, de forma y de contenido. Por este motivo debeconsiderarse como material en proceso de elaboracin, an no

terminado.

1. AFORO DE CORRIENTES NATURALES

INTRODUCCIN

El conocimiento de la variacin del caudal que fuye por unadeterminada seccin de un cauce natural es de sumaimportancia en los estudios hidrolgicos. De acuerdo con lacalidad y la cantidad de los registros de caudales necesarios enun estudio hidrolgico, las mediciones se pueden hacer de unamanera continua o permanente o de una manera puntual oinstantnea, las mediciones continuas de caudales requieren dela instalacin de una estacin medidora (limnimtrica) o de unaestacin registradora (limnigrca). as mediciones aisladas,puntuales o instantneas, se reali!an en determinadosmomentos en que se desee conocer la magnitud de una

corriente en particular.la mayor"a de los mtodos de a#oro se $asan en la ecuacin decontinuidad ( % & ' ).

*. +-D/ DE 01 DE 2113E4-E/4-51E/ DE 65 +/ 5-337D/.

*.8. 01 '5+-132. /e aplica generalmente en losla$oratorios de hidrulica, ya que solo es #uncional parapeque9os caudales: sin em$argo se pueden implementartam$in en peque9as corrientes naturales de agua. 0ig 8 y *

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Fig 1. instalacin temporal para Fig 2. 3nstalacin paraun a#oro 'olumtrico con vertedero. 'olumtrico.

El a#oro volumtrico consiste en medir el tiempo que gasta el aguaen llenar un recipiente de volumen conocido para lo cual, el caudales #cilmente calcula$le con la siguiente ecuacin;%&'

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*.B. 01 24 -17D1E/ 051E/2E4-E/ C 214-E/.El empleo de colorantes para medir la velocidad del fuAo encorrientes de agua es uno de los mtodos ms sencillos y demayor ito. 5na ve! elegida la seccin de a#oro, en la que el fuAoes prcticamente constante y uni#orme se agrega el colorante en

el etremo de aguas arri$a y se mide el tiempo de llegada aletremo de aguas a$aAo. 2onocida la distancia entre los dosetremos de control, se puede dividir esta por el tiempo de viaAedel colorante, o$tenindose as" la velocidad supercial osu$supercial de la corriente liquida. a velocidad media de fuAose o$tendr dividiendo la distancia entre los dos etremos opuntos de control, por el tiempo medio de viaAe.

/i se inyecto un colorante detipo $rillante, como la eosina, y si sesuspende hori!ontalmente una lamina $rillante, de longitudconocida, en un sitio aguas de$aAo de la inyeccin, es posi$le

detectar los instantes en que desaparecen y aparece el coloranteen los etremos de dicha lamina. a medida del tiempo quetranscurre entre los instantes de desaparicin y aparicin delcolorante se puede emplear como representativo del tiempomedio del fuAo a lo largo de la lamina. a velocidad mediasupercial del fuAo se o$tendr dividiendo la longitud de la laminapor el tiempo medio del fuAo.

tros colorantes, comn y eca!mente empleados comotra!adores, son la fuoresce"na, el roAo congo, el permanganato depotasio, la rodamina $ y el pontacil rosa ? $rillante. Este ltimo es

especialmente til en estudios de dispersin de contaminantes enel agua. En los ltimos a9os se han logrado considera$les meAorasen las tcnicas de medicin con tra!adores fuorescentes,especialmente con la rodamina ?, rodamina F-, lassul#orrodaminas ? y 6 la uramina y el $romuro G*.

*.H. 01/ 24 -17D1E/ %5I+32/ = 1D32-3'/. Es unmtodo muy adecuado para corrientes tur$ulentas como las demonta9as. Estos tra!adores se utili!an de dos maneras; comoa#oradores qu"micos, esto es, para determinar el caudal total deuna corriente y como medidores de velocidad de fuAo.

En los a#oros qu"micos y radioactivos, se inyecta una tasaconstante qt, de la sustancia qu"mica, radioactiva o tra!ador, deconcentracin conocida, 2ti, a la corriente cuyo caudal, %, deseedeterminarse y cuya concentracin de la sustancia, 2a , en lacorriente, tam$in se conoce. una distancia corriente a$aAo,sucientemente grande para asegurar que se han me!cladototalmente el tra!ador y el agua, se toman muestras de sta, y se

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determina la concentracin de la sustancia qu"mica o radioactiva,2t. ( 0ig B )

Fig.4. @rocedimiento de inyeccin yhago un muestreo en un

a#orocontra!ador.

El caudal de la corriente se puede determinar, entonces,empleando la siguiente ecuacin.

En su empleo como medidores de velocidad, los tra!adoresqu"micos y radioactivos se inyecta aguas arri$a del primer puntode control de la corriente. /e calcula el tiempo de paso del prismade agua que contiene el tra!ador entre dicho punto de control yotro situado aguas a$aAo a una distancia previamentedeterminada.El cociente entre esta distancia y el tiempo de paso es la velocidadmedia de la corriente.

2uando se emplea la sal comn ( 4a2l ) como tra!ador qu"mico, semide el tiempo de paso entre los dos puntos de control, utili!andoelectrodos conectados a un amper"metro, esto es, unconductiv"metro. Este mtodo de medicin es posi$le de$ido a quela sal inyectada aumenta la concentracin de slidos disueltos y,por lo tanto, la conductividad del agua.

5n compuesto qu"mico comnmente empleado como tra!ador esla me!cla de *g de nh"drido -tico con C.8*HJ de Di#enil K2ar$a!ida y HC cm>de alcohol de JGL. -am$in, se utili!a el cloratode sdico, la fuore"na y el $icromato de sodio.

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os tra!adores radioactivos ms usuales son; el -ritio ( -, istopodel Midrgeno, con tres protones).

as sustancias qu"micas y radioactivas empleadas para medicindecaudales de$en reunir las siguientes condiciones;

De$e me!clarse #cil y homogneamente con el agua, paralo cual se requiere de una #uerte tur$ulencia en el trayectocomprendido desde donde se inyecta la sustancia al cauce,hasta donde se recogen las muestras.

De$e ser $arato, solu$le en agua, inocuo, no corrosivo, nitico, de densidad cercana a la del agua.

De$e ser #cilmente detcta$le en el agua, an enconcentraciones peque9as.

De$e ser conservativo, es decir, no degrada$le ni reactivo,entre el momento de la inyeccin y el momento del anlisisnal de las muestras.

De$e ser #otoesta$le, es decir, no decolora$le ni reactivoante la accin de la lu!.

*.N. 01 24 0-D1E/. /on los ms sencillos de reali!ar,pero tam$in son los ms imprecisos: por lo tanto, su uso quedalimitado a situaciones donde no se requiera mayor precisin. 2oneste mtodo se pretende conocer la velocidad media de la seccin

para ser multiplicada por el rea, y conocer el caudal, segn laecuacin de continuidad.

% & velocidad rea

@ara la eAecucin del a#oro se procede de la siguiente #orma. /etoma un techo de la corriente de longitud : se mide el rea , dela seccin, y se lan!a un cuerpo que fote, aguas arri$a de primerpunto de control, y al paso del cuerpo por dicho punto se inicia latoma del tiempo que dura el viaAe hasta el punto de controlcorriente a$aAo. 2omo se muestra en la siguiente gura.

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Fig. 5. Esquema ilustrativo para a#oro con fotador.

a velocidad supercial de la corriente, 's, se toma igual a lavelocidad del cuerpo fotante y se calcula mediante la relacinentre el espacio recorrido , y el tiempo de viaAe t.

/e considera que la velocidad media de la corriente, 'm, es delorden de C.OH'sa C.JC 's, donde el valor mayor se aplica a lascorrientes de aguas ms pro#undas y rpidas ( con velocidadesmayores de * m

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donde y es la pro#undidad de la corriente de agua.

*.O. 01 24 +34E-E 211E4-P+E-1. El principio de lamedicin de velocidad con molinete es el siguiente; /upngase unmolinete puesto en un punto de una corriente que tiene unavelocidad '. a longitud /, es el recorrido de una part"cula fuidamovindose a lo largo del contorno completo de la l"nea quedetermina una vuelta de la hlice. a situacin es anloga alsuponer quieta el agua y el molinete despla!ndose

a travs de sta con velocidad '. @ara un despla!amiento /, lahlice tam$in dar una vuelta.

@ara un movimiento uni#orme,

El espacio, /, recorrido por la hlice, o por la part"cula l"quida atravs de sta, se representa por el nmero de rotaciones, 4, queda el molinete en t segundos.

uego

2omo eisten #ricciones en las partes mecnicas del aparato, esnecesario introducir un coeciente de correccin, $.

Entonces

= haciendo , la #recuencia de giro, se tiene; '&$n

2on la sensi$ilidad del aparato se hace sentir a partir dedeterminada velocidad m"nima, a, que en general, es del orden de8 cm

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molinete y de la casa productora, o ta$uladas las velocidades en#uncin del nmero de revoluciones por minuto.

@or eAemplo, para el correntmetro @rinceRs Electric 2urrentmeter4o 8O88C?, /erial 4o 8C8K, la ecuacin de cali$racin para la

velocidad, en m