2. Monografía - Abastecimiento de Agua FINAL

INTRODUCCIÓN

La determinación de la cantidad de agua que lleva un canal o un curso de agua se llama aforo, cuya determinación de dicho caudal es importante para varios fines como para la toma de decisiones en recursos hidráulicos, manejo de agua, diseño y calibración de estructuras, cálculo de descargas, determinación de las pérdidas de agua. En resumen el régimen de caudales es un dato básico e indispensable, para todos los diseños hidráulicos y para muchas obras civiles en los que ellos son parte importante como las carreteras, puentes, acueductos, presas, instalaciones hidroeléctricas, obras de riego, defensa contra inundaciones, etc. En este trabajo conoceremos los distintos métodos y las condiciones de empleo de estos.

METODOS DE AFORO

1. CALCULO DE AFORO O CAUDAL

I. INTRODUCCIÓN

En forma clásica, se define la hidrometría como la parte de la hidrología que tiene por objeto medir el volumen de agua que pasa por unidad de tiempo dentro de una sección transversal de flujo.

La hidrometría aparte de medir el agua, comprende también el planear, ejecutar y procesar la información que se registra de un sistema de riego, sistema de una cuenca hidrográfica, sistema urbano de distribución de agua. En el contexto del ingeniero agrícola, la hidrometría tiene dos propósitos generales

a) Conocer el volumen de agua disponible en la fuente (hidrometría a nivel de fuente natural).

b) Conocer el grado de eficiencia de la distribución (hidrometría de operación.

II. OBJETIVOS

Objetivo general

Conocer el grado de eficiencia de la distribución (hidrometría de operación)

Tener conocimiento curso de práctica en laboratorio de hidráulica y canales

Objetivo especifico

Tener conocimiento del cálculo medida de caudal en laboratorio

III. MARCO TEORICO

En forma clásica, se define la hidrometría como la parte de la hidrología que tiene por objeto medir el volumen de agua que pasa por unidad de tiempo dentro de una sección transversal de flujo.

La hidrometría aparte de medir el agua, comprende también el planear, ejecutar y procesar la información que se registra de un sistema de riego, sistema de una cuenca hidrográfica, sistema urbano de distribución de agua. En el contexto del ingeniero agrícola, la hidrometría tiene dos propósitos generales Conocer el volumen de agua disponible en la fuente (hidrometría a nivel de fuente natural).

SISTEMA HIDROMÉTRICO.

Es el conjunto de pasos, actividades y procedimientos tendientes a conocer (medir, registrar, calcular y analizar) los volúmenes de agua que circulan en cauces y canales de un sistema de riego, con el fin de programar, corregir, mejorar la distribución del agua. El sistema hidrométrico tiene como soporte físico una red hidrométrica.

abastecimiento de agua 2

METODOS DE AFORO

RED HIDROMÉTRICA.

Es el conjunto de puntos de medición del agua estratégicamente ubicados en un sistema de riego, de tal forma que constituya una red que permita interrelacionar la información obtenida.

PUNTOS DE CONTROL.

Son los puntos donde se registran los caudales que pasan por la sección.

Los puntos de control son de gran variedad de tipos, como: estaciones hidrométricas en el río, la presa de almacenamiento, las compuertas de la estructura de captación o de toma, las obras de toma del canal principal, las caídas, vertedero, medidor Parshall, etc.

REGISTRO.

Dependiendo de la ubicación del punto de control, los registros obtenidos son:

o Registro de los caudales en ríos de la cuenca hidrográfica. o Registro de salidas de agua de los reservorios. o Registro de caudales captados y que entran al sistema de riego. o Registro de distribución de caudales de agua en canales del sistema de riego. o Registro de caudales entregados para el riego en parcela.

REPORTE.

Es el resultado del procesamiento de un conjunto de datos obtenidos, en el cual normalmente una secuencia de caudales medidos se convierte en un volumen por período mayor (m3/día, m3/mes, etc.

MEDICIÓN DE AGUA.

La medición del caudal o gasto de agua que pasa por la sección transversal de un conducto (río, riachuelo, canal, tubería) de agua, se conoce como aforo o medición de caudales. Este caudal depende directamente del área de la sección transversal a la corriente y de la velocidad media del agua.

La fórmula que representa este concepto es la siguiente:

Q = A x V

Donde:Q = Caudal o Gasto.A = Área de la sección transversal.

V = Velocidad media del agua en el punto.

IMPORTANCIA


http://www.monografias.com/

METODOS DE AFORO

a. Dotar de información para el ajuste del pronóstico de la disponibilidad de agua. Mediante el análisis estadístico de los registros históricos de caudales de la fuente (río, aguas subterráneas, etc.), no es posible conocer los volúmenes probables de agua que podemos disponer durante los meses de duración de la campaña agrícola. Esta información es de suma importancia para la elaboración del balance hídrico, planificación de siembras y el plan de distribución del agua de riego.

b. Monitorear la ejecución de la distribución. La hidrometría proporciona los resultados que nos permiten conocer la cantidad, calidad y la oportunidad de los riegos; estableciendo si los caudales establecidos en el plan de distribución son los realmente entregados y sobre esta base decidir la modificación del plan de distribución, en caso sea necesario.

c. Además de los anteriormente la hidrometría nos sirve para determinar la eficiencia en el sistema de riego y eventualmente como información de apoyo para la solución de conflictos.

El siguiente gráfico muestra la ubicación y la relación de la hidrometría con la rutina de operación del sistema.

LA HIDROMETRÍA EN LA OPERACIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO

MEDICIÓN DE AGUA

Métodos de Medición

1. Velocidad y sección 2. Estructuras Hidráulicas 3. Método volumétrico 4. Método químico 5. Método combinado. Calibración de compuertas

En el presente trabajo veremos los métodos de Velocidad y sección y el método volumétrico.

1. VELOCIDAD Y SECCIÓN.

Los métodos de aforo basados con este método son los más empleados; se requiere medir el área de la sección transversal del flujo de agua y la velocidad media de este flujo.

Q = A x v

Donde: Q = es el caudal del agua.A = es área de la sección transversal del flujo de agua.

V = es la velocidad media del agua.

Generalmente el caudal Q se expresa en litros por segundo (L / s) o en metros cúbicos por segundo m3/s.


METODOS DE AFORO

En la ecuación si Q el caudal se expresa en m3/s, A se expresa en m2 y v en m / s, V se expresa en m3 y T que es el tiempo en seg.

Es fácil convertir m3/s a L / s, sabiendo que 1 m3 equivale a 1,000 litros.

L / s, se puede expresar también como LPS (litros por segundo).

El problema principal es medir la velocidad media en los canales o causes ya que la velocidad varía en los diferentes puntos al interior de una masa de agua.

Los métodos más conocidos de aforos de agua son los siguientes:

a. Método del correntómetro.

b. Método del Flotador.

c. Método usando dispositivos especiales tales como: vertederos y canaletas (parshall, trapezoidal, sin cuello, orificio, etc.).

Para la medición del agua existen varios métodos, siendo los más utilizados el método del correntómetro y el método del flotador, éste último será el de estudio.

1.1 Método Del Flotador

El método del flotador se utiliza cuando no se tiene equipos de medición y para este fin se tiene que conocer el área de la sección y la velocidad del agua, para medir la velocidad se utiliza un flotador con él se mide la velocidad del agua de la superficie, pudiendo utilizarse como flotador cualquier cuerpo pequeño que flote: como un corcho, un pedacito de madera, una botellita lastrada, Este método se emplea en los siguientes casos:

o A falta de correntómetro. o Excesiva velocidad del agua que dificulta el uso del correntómetro. o Presencia frecuente de cuerpos extraños en el curso del agua, que dificulta el uso del

correntómetro. o Cuando peligra la vida del que efectúa el aforo. o Cuando peligra la integridad del correntómetro.

Él calculo consiste en

Q = A x v

v = e / t

v = es la velocidad en m / s

e = espacio recorrido en m del flotador

t = tiempo en segundos del recorrido e por el flotador

A = Área de la sección transversal

Q = Caudal


METODOS DE AFORO

Procedimiento con el método de Aforo con flotadores

Paso 1) Establecer 2 transectas que crucen perpendicularmente la corriente de agua (frecuentemente se distancian 10-20 metros entre ambas) (fig. 2). Elija una zona segura en donde la determinación de la forma de las secciones sea relativamente sencilla. La profundidad debe ser suficiente para que flote el objeto elegido sin tocar el fondo.

Paso 2) Debe calcularse el área promedio en la sección correspondiente a cada transecta, como el producto del ancho por la profundidad promedio. Para esto mida el ancho del curso de agua y divídalo


METODOS DE AFORO

en intervalos iguales. Mida la profundidad correspondiente a cada uno de estos puntos. Para el ejemplo de la figura 3, sume las 3 profundidades (B, C y D) y divídalos entre 4 (de forma de considerar la profundidad = 0 en las costas). Multiplique el ancho por la profundidad promedio así calculada para calcular el área de cada sección (transecta). Por último promedie el área de las secciones 1 y 2.


METODOS DE AFORO

Paso 3) Arroje el flotador aguas arriba de la transecta 1 y tome el tiempo que le lleva recorrer la distancia L entre transectas. Repita este procedimiento al menos 5 veces y promedie los resultados.

Paso 4) Calcular el flujo involucra resolver una ecuación que relaciona el área de una sección del cuerpo de agua, el largo del arroyo y la velocidad del agua.

Flujo = Q = (A x L x C)/T

Siendo:

A = el área promedio del arroyo (paso 2).

L = longitud del tramo estudiado (L del paso 1)

C = coeficiente de corrección que valdrá 0,8 para cuerpos de agua con fondos rocosos y 0,9 para fondos barrosos. Esto permite corregir el hecho que el agua superficial viaja más rápidamente que la profunda, debido a la resistencia de los sedimentos. Multiplicar la velocidad superficial por el coeficiente de corrección, disminuye el valor y da una mejor estimación de la velocidad de la corriente.

T = tiempo en segundos que le toma al flotador recorrer la longitud L (paso 3).

2. MÉTODO VOLUMÉTRICO.

Se emplea por lo general para caudales muy pequeños y se requiere de un recipiente para colectar el agua. El caudal resulta de dividir el volumen de agua que se recoge en el recipiente entre el tiempo que transcurre en colectar dicho volumen.

Q = V / T


METODOS DE AFORO

Q = Caudal m3 /s

V = Volumen en m3

T = Tiempo en segundos

2. PROCEDIMIENTO EN CAMPO

2.1 UBICACIÓN DE AFORO:

Política:

Departamento : AyacuchoProvincia : HuamangaDistrito : QuinuaCC.PP. : Chacco

Geográfica:

Norte : 8552204Este : 585330Altitud : 2482 msnm

Ubicación del lugar de aforo


METODOS DE AFORO

2.2. OBJETIVOS:

- Determinar el caudal del Río Pongora mediante el método del flotador.

- Interpretar los resultados obtenidos en el campo.

2.3. DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO:

El tramo en cuestión está ubicado, al igual que la ciudad de Ayacucho, entre las regiónes:

- Quechua (entre 1.500 a 2 2.500 m.s.n.m) con clima seco, templado- frio y lluvias de verano.

2.4. PROCEDIMIENTO A EMPLEAR:

El procedimiento a usar es el mismo descrito en la bibliografía respecto al aforo mediante el método del flotador, empezando por la elección del lugar, limpieza del mismo, toma de distancias para determinar las secciones y longitud, y calculo respectivo en gabinete.

2.5. EQUIPO USADO:

- wincha.- flexómetro.- vara.- flotador (teknopor o corchos)- cronómetro- libreta de campo- cámara fotográfica

2.6. ELECCIÓN DEL LUGAR:


METODOS DE AFORO

El lugar se seleccionó tomando en cuenta las consideraciones previamente establecidas, se buscó un cauce relativamente derecho y sin muchos obstáculos, procediendo a su medición y limpieza de

residuos que en ella existieron.

(FIG.: Midiendo la altura del fondo hasta el nivel del río)

2.7. Medida de las secciones:

Este procedimiento se hizo mediante una vara recta y un flexómetro, se realizó cada 1 metro y finalmente se apuntó los resultados obtenidos en la libreta de campo para su posterior análisis.

(FIG.: Midiendo la longitud de la sección transversal)


METODOS DE AFORO

(FIG.: Anotando los datos correspondientes en campo)

Datos obtenidos:


METODOS DE AFORO

(FIG.: Calculando de las áreas de las secciones con el software AutoCAD)

PUNTOS TRAMOS SECCION A-A' PUNTOS TRAMOS SECCION B-B'0 0.00 0.00 0 0.00 0.001 1.00 0.21 1 1.00 0.282 1.00 0.64 2 1.00 0.603 1.00 0.70 3 1.00 0.764 1.00 0.77 4 1.00 0.825 1.00 0.75 5 1.00 0.716 1.00 0.78 6 1.00 0.727 1.00 0.77 7 1.00 0.708 1.00 0.72 8 1.00 0.679 1.00 0.66 9 1.00 0.69

10 1.00 0.58 10 1.00 0.6011 1.00 0.54 11 1.00 0.5512 1.00 0.50 12 1.00 0.5213 1.00 0.48 13 1.00 0.5414 1.00 0.44 14 1.00 0.5415 1.00 0.44 15 1.00 0.5516 1.00 0.44 16 1.00 0.5417 1.00 0.48 17 1.00 0.4718 1.00 0.34 18 1.00 0.2019 0.60 0.00 19 0.70 0.00

TOTAL 18.600 TOTAL 18.700Área 10.172 m2 Área 10.418 m2

PUNTOS TRAMOS SECCION C-C'0 0.00 0.001 1.00 0.252 1.00 0.423 1.00 0.604 1.00 0.685 1.00 0.776 1.00 0.807 1.00 0.758 1.00 0.719 1.00 0.70

10 1.00 0.6811 1.00 0.6512 1.00 0.6113 1.00 0.5414 1.00 0.5015 1.00 0.5216 1.00 0.53


METODOS DE AFORO

17 1.00 0.4918 1.00 0.4119 1.00 0.2520 0.30 0.00

TOTAL 19.300Área 10.772 m2

Área Promedio: 10.295 m2

(Sin sección C-C’)

(Tablas correspondientes a las alturas calculadas de cada sección)

4.8. DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD

Para la determinación de la velocidad se realizaron 01 prueba con material de Teknopor,

La prueba se hizo mediante un pedazo de teknopor, demostrando que es mucho más susceptible a los obstáculos presentes en el río, obteniéndose un tiempo mayor.

Nº de prueba

Longitud del tramo

(m)

Tiempo del flotador (seg)

Teknopor1 20 16.062 20 15.123 20 15.154 20 15.945 20 16.106 20 15.147 20 15.748 20 14.989 20 15.60

10 20 15.5811 20 16.5812 20 16.40

Tiempo promedio (seg) 15.70Velocidad (m/seg) 1.274Vel. Media (m/seg) 1.019 K=0.8


METODOS DE AFORO

(FIG.: Anotando los datos del tiempo que demora recorrer el flotador)

(FIG.: Entrando al centro de la sección para soltar el flotador y calcular el tiempo)


METODOS DE AFORO

4.9. DETERMINACIÓN DEL CAUDAL:

Para determinar el caudal presente en el rio Pongora en ese periodo de tiempo, se hicieron los cálculos respectivos:

Área promedio : 10.454 m2

Velocidad promedio : 1.274 m/seg; k=0.8

Vel. Media promedio : 1.019 m/seg

Caudal Promedio:

Q = 10.654 m3/seg


METODOS DE AFORO

BIBLIOGRAFÍA:

- ITDG 1995 Manual de Mini y Micro centrales Hidráulicas, - CHUMPITAZ,T Hugo, 2013 Base de diseño para escalera para peces - Martínez ,2011 Conjunto Hidroeléctrico Bonito

- SERVICIO DE CONSULTORIA PARA LA SISTEMATIZACION Y SEGUIMIENTO DE LA APLICACIÓN DE METODOLOGIAS DE DETERMINACION DEL CAUDAL ECOLOGICO EN CUENCAS HIDROGRAFICAS EN EL MARCO DE LAS ACCIONES DE SEGUIMIENTO E INTERVENCION Ing. Msc. Guillermo Vílchez Ochoa Diciembre, 2010

- Caudales Ambientales (E-Flows): implicancias políticas y arreglos institucionales en la nueva ley de recursos Hídricos Msc. Ing. Marlelena Lucen

- ANÁLISIS Y PROPUESTA DE UNA METODOLOGÍA PARA LA DETERMINACIÓN DEL CAUDAL ECOLÓGICO EN CENTRALES HIDROELÉCTRICAS DEL PERÚ, APLICACIÓN A UN CASO TÍPICO, TESIS PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO EN CIENCIAS CON MENCIÓN EN ENERGÉTICA. ING. VILLANUEVA URE, JUSTO REYNALDO, ING. ALATA REY, JOSUE ELIEZER Lima – Perú 2011 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

- Ley de Recursos Hídricos y su Relación con los Caudales Ecológicos/Ambientales- AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA PERU BOLETIN


Documents

2. Monografía - Abastecimiento de Agua FINAL