AUTOR

ERIKA ARMIJOS

UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA

1. INTRODUCCION.

La medicin del caudal de agua que pasa por una seccin transversal de un rio, riachuelo, canal, etc.; se conoce como aforo o medicin de los caudales, el cual depende de la seccin por la

cual pasa la corriente y la velocidad media del agua.

El clculo del caudal desde hace tiempos atrs es de vital importancia para nuestra sociedad, ya que con los datos que se obtienen el ingeniero civil podr ejecutar obras que puedan

cumplir cierta requerimientos y as tener un buen desempeo de la misma.

Para el desarrollo del presente trabajo tenemos que tener en cuenta algunos conceptos esenciales para la eficiencia del mismo:

Escorrenta superficial: Segn German Monsalve, es el fenmeno ms importante desde el punto de vista de ingeniera, y consiste en la ocurrencia y el transporte de agua en la superficie terrestre.

Caudal (Q): Volumen de escorrenta superficial por unidad de

tiempo, es la principal variable que caracteriza la escorrenta

superficial. Se expresa en m3/s. German Monsalve

Donde las variables V es el volumen en m3 y t es el tiempo en

segundos.

Aforo: Aforar una corriente significa determinar las mediciones del caudal que pasa por una seccin dada. El aforo se puede realizar empleando varias metodologas, la eleccin del mtodo de

aforo depende de las caractersticas del curso de agua en cuanto a la naturaleza del lecho, su pendiente y el caudal

principalmente. Dr. Fernando Oate

2. MATERIALES Y METODOS

Molinete: es uno de los mtodos ms exactos, el cual consiste en introducir un molinete a diferentes profundidades y con la

corriente del agua empieza a girar las aspas del molinete dndonos una velocidad angular que luego con la aplicacin de la

formula nica del molinete se obtiene la velocidad del agua.

rea de velocidades: Una vez obtenidos los datos del campo se

calculan las velocidades tomados en los distintos puntos

aplicando las ecuaciones de calibracin.

Luego se dibujan las curvas de velocidad, es decir para cada

vertical se aplica a cada profundidad la velocidad

correspondiente. Dichos puntos se unen mediante una curva. Se

determina el rea de cada grfica, obtenindose las superficies de

velocidad. Luego se llevan estos valores a un nuevo grafico cuyas

abscisas son las distancias horizontales de cada vertical, hacia

arriba se aplican los valores de cada superficie de velocidad y

hacia abajo los valores de las profundidades. Uniendo los puntos

de la curva y calculando ambas superficies se obtiene los valores

del gasto y de la superficie mojada, respectivamente y por la

divisin de ambos, la velocidad media. Hidrologa II, PhD Fernando

Oate V. 2013

Mtodo de las isdromas: las isdromas son curvas que unen

puntos en los que el agua tiene igual velocidad, para aplicar este

mtodo grafico es necesario dibujar a escala la seccin

hidromtrica y en cada vertical colocar cada uno de los puntos de

medicin as como sus respectivos valores de velocidad. Luego se

interpola y se trazan las isdromas.

Se determina el rea que cubre cada isdroma, para luego

graficar las velocidades, en ordenadas, y las reas respectivas, en

abscisas, obtenindose una curva que encierra un rea que es

igual al caudal aforado. Hidrologa II, PhD Fernando Oate V. 2013

Mtodo Numrico: consiste en obtener las velocidades de cada

seccin o abscisa, luego se obtienen las velocidades parciales

medias y se calcula las profundidades parciales madias, a estos

datos calculados se multiplican por el anchoa de cada seccin y

as se obtiene el caudal. Este procedimiento se repite para cada

abscisa.

MATERIALES

Holas de Excel para realizar los clculos de las velocidades

en el mtodo numrico y rea de velocidades.

Papel milimetrado para dibujar a escala las grficas de

velocidades y en el mtodo de las isdromas, las curvas de

nivel.

3. ANALISIS DE RESULTADOS

Para la realizacin del trabajo se utilizaron los mtodos antes mencionados.

En la tabla 3.1 se muestra la velocidad calculada con la formula nica

del molinete, representando las velocidades y profundidad se dibuj las

curvas de velocidades, y finalmente se represent los datos calculados

para determinar el caudal.

Distancia al punto inicial

Profundidad total

Profundidad observada

Numero de revoluciones

Tiempo # rev/ t velocidad

( m/s)

0 0 0 0 0 0 0

1,37 0,52

0,14 76 40 1,9 4,13

0,38 44 20 2,2 4,78

0,46 46 20 2,3 5,00

3,37 0,48

0,14 36 20 1,8 3,93

0,3 45 20 2,25 4,89

0,42 55 20 2,75 5,98

5,37 0,4

0,14 38 20 1,9 4,15

0,3 44 20 2,2 4,78

0,34 47 20 2,35 5,11

7,37 0,32 0,14 36 20 1,8 3,93

0,26 39 20 1,95 4,26

9,37 0,28 0,14 30 20 1,5 3,28

0,22 33 20 1,65 3,60

11,37 0 0 0 0 0 0,0061

TABLA 3.1

ECUACIONES DEL MOLINETE rev40: V=2.170(N) +

0.009144

Graficas 3.1

a)

b)

En la grfica 3.1 a) se muestra una de las curvas de velocidad que se

representa la profundidad y la velocidad.

En la grfica 3.1 b) se muestra la grfica en la se representa el rea de

las curva de velocidades antes calculadas y la distancia de las abscisas;

as calcular el rea de la grfica encontrando el caudal.

Con la aplicacin de este mtodo se lleg al resulta del caudal es igual a

14,13 m3/s.

TABLA 3.2

En la tabla 3.2 muestra los valores de las reas calculadas de las

curvas isdromas.

Grficos 3.2

a)

b)

CURVA AREA (m2/s)

0 3,63

1 3,42

2 3,22

3 2,68

4 1,95

5 1,18

6 0,08

En el grafico 3.2 a) se representa las curvas isdromas, en las cuales se fue calculando el rea que cubre cada curva;

cada rea calculada se representa en la grfica 3.3 b), donde se calcul el rea del mismo encontrando as el caudal.

Con este mtodo se lleg al resultado que el caudal es de 14,46 m3/s.

TABLA 3.3

En la tabla 3.3 re presenta el clculo del caudal mediante el mtodo numrico. Con este mtodo se lleg a que el

caudal es de 15,74 m3/s.

Dist. al punto inicial

Profundidad total

Profundidad observada

Nmero de revoluciones

Tiempo N (#rev/t) Velocidad Seccion Parcial Caudal

Parcia Punto Med. Vert. V. media Prof. Media Ancho

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1,37 0,52

0,14 76 40 1,9 4,13

4,64 2,32 0,26 1,37 0,83 0,38 44 20 2,2 4,78

0,46 46 20 2,3 5,00

3,37 0,48

0,14 36 20 1,8 3,93

4,93 4,79 0,5 2 4,79 0,3 45 20 2,25 4,89

0,42 55 20 2,75 5,98

5,37 0,4

0,14 38 20 1,9 4,15

4,68 4,81 0,44 2 4,23 0,3 44 20 2,2 4,78

0,34 47 20 2,35 5,11

7,37 0,32 0,14 36 20 1,8 3,93

4,09 4,39 0,36 2 3,16 0,26 39 20 1,95 4,26

9,37 0,28 0,14 30 20 1,5 3,28

3,44 3,77 0,3 2 2,26 0,22 33 20 1,65 3,60

11,37 0 0 0 0 0 0,00610 0,00610 1,72 0,14 2 0,48

15,74

4. CONCLUSIONES.

El mtodo de aforo con molinete es uno de los mtodos ms

exactos, y se lo recomiendo cuando se requiera una muy

buena precisin.

Los resultados obtenidos con el mtodo numrico son ms

exactos que los obtenidos con el mtodo de rea de

velocidades y el de las curvas isdromas; ya que en el clculo

de las reas pueden existir una serie de errores.

Los caudales obtenidos fueron:

5. BIBLIOGRAFIA

German Monsalve, 2da edicin, Escorrenta, Hidrologa en la

Ingeniera, pg. 191.

Francisco J. Aparicio, 1992, Fundamentos de Hidrologa de

Superficie, pg. 27.

Cuaderno de apuntes de Hidrologa II, PhD Fernando Oate

V. 2013.

METODO CAUDAL(m3/s)

rea de velocidades 14,13

Curvas isdromas 14,46

Numrico 15,74