UNIVERISDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

AFORO DE UN RO CON TUBO DE PITOT.

1. INTRODUCCIN

La seccin de aforo de un ro, arroyo o canal es un local, ya sea natural o preparado para tal efecto, en el cual se ha determinado la curva cota-caudal. De esa forma, cuando se requiere, midiendo el nivel, con una regla graduada implantada en el lugar, por interpolacin e la curva, se podr determinar el caudal lquido en la seccin.

Para seleccionar una seccin de aforo deben tenerse en cuenta algunos factores importantes, pero el ms importante es tener la certeza de que la forma de la seccin no cambia en el tiempo, es decir que se trata de un tramo de ro o arroyo que no sufre socavacin y no est en proceso de sedimentacin.

Cuando estas caractersticas no se encuentran en el tramo en el cual interesa instalar la seccin de aforo, deber implementarse una obra, como por ejemplo un vertedero. Esta obra, segn la dimensin del ro o arroyo, puede llegar a ser una obra costosa, y en algunos casos puede resultar ms conveniente determinar el caudal por otros mtodos.

2. OBJETIVOS

Calcular el caudal de un ro y la velocidad promedio por el mtodo del Tubo de Pitot.

3. EQUIPO Y MATERIALES 3.1. EQUIPOEl equipo utilizado para sta Prctica de Campo fue:EquipoBreve DescripcinUtilidad

A. WINCHA DE FIBRA METLICA

Confeccionada con material de fibra de vidrio.Color amarillo, de 50 metros de longitud.Utilizamos slo una wincha para la prctica. Lo utilizamos para calcular distancias.

B. CMARA FOTOGRFICA

Aparato destinado a registrar imgenes animadas para el cine o la televisin.Nos sirvi para poder registrar los momentos en los que desarrollbamos la prctica.

3.2. MATERIALES

EquipoBreve DescripcinUtilidad

C. VARILLA DE MADERA

Utilizamos la parte superior de una escoba. Nos sirvi para tomar las profundidades respectivas de cada seccin.

D. LIBRETA DE CAMPO Cuaderno de apoyo.

Indispensable para la toma ordenada de datos.

4. MARCO TERICO

4.1. AFORO DE UN RO DETERMINACIN DEL CAUDAL

Seccin de aforo de un ro, arroyo o canal es un local, ya sea natural o preparado para tal efecto, en el cual se ha determinado la curva cota-caudal. De esa forma, cuando se requiere, midiendo el nivel, con una regla graduada implantada en el lugar, por interpolacin en la curva, se podr determinar el caudal lquido en la seccin.

Para seleccionar una seccin de aforo deben tenerse en cuenta algunos factores importantes, pero el ms importante es tener la certeza de que la forma de la seccin no cambia en el tiempo, es decir que se trata de un tramo de ro o arroyo que no sufre socavacin y no est en proceso de sedimentacin.Cuando estas caractersticas no se encuentran en el tramo en el cual interesa instalar la seccin de aforo, deber implementarse una obra, como por ejemplo un vertedero. Esta obra, segn la dimensin del ro o arroyo, puede llegar a ser una obra costosa, y en algunos casos puede resultar ms conveniente determinar el caudal por otros mtodos.

Los vertederos utilizados en estos casos son tambin de varios tipos: Vertedero de Bazin; Vertedero libre en pared delgada y vertical: Rectangular; Triangular; Tipo Cipolletti; Trapezoidal; Circular; Vertederos de paredes gruesas.

Con frecuencia una seccin adecuada para implementar una seccin de aforo es en correspondencia con un puente, puesto que esta seccin ya ha sido estabilizada.

En ros y arroyos de anchos, se hace difcil y costoso implementar vertederos con la sola finalidad de definir la seccin de aforo, en estos casos la medicin se hace con el uso del correntmetro. Con el auxilio de este instrumento se mide la velocidad del flujo en vrias partes de la seccin de forma a poder establecer curvas de igual velocidad en toda la seccin. Con base en el mapeo de las velocidades del flujo se calcula el caudal lquido.

El clculo del caudal en este caso se efecta con la frmula siguiente:

Donde:Q = Caudal en m3/svi, j = velocidad en la altura j de la vertical i, en m/sAi, j = rea elemental en la cual se aplica vi, j, por ejemplo calculada con base en los Polgonos de Thiessen, en m2.Para la medicin de la cota del pelo libre del agua, se utilizan: Reglas milimtricas, en este caso la lectura debe ser hecha "in situ"; Registradores continuos de nivel; Sensores que trasmiten peridicamente la medicin a distancia, la que puede ser monitoreada en tiempo real.AFORO CON TUBO DE PITOT:Su mayor aplicacin se encuentra en la medicin de velocidades en flujo a presin, es decir, flujos en tuberas. Sin embargo, tambin se utiliza en la medicin de velocidades en canales de laboratorio y en pequeas corrientes naturales. Es tubo de pitot permite medir la velocidad de la corriente a diferentes profundidades, por lo cual se puede conocer la velocidad media en la seccin, que multiplicada por el rea de sta, produce el caudal de la corriente. TUBO PITOT

El tubo Pitot es un instrumento destinado a la medicin del caudal a travs de la cuantificacin de la velocidad del flujo utilizando la ecuacin de continuidad que se muestra a continuacin;Q = A x VDnde: Q= es el gasto del flujo A= es el rea transversal V= es la velocidad del flujo

En consecuencia, es un medidor indirecto de caudal, y puede utilizarse tanto en conductos libres como a presin.En su extremo inferior, el tubo Pitot cuenta con dos pequeos orificios en forma de gancho que estn orientados a 180 grados uno del otro, los cuales se colocan uno a favor del flujo y el otro en contra de l.Estos pequeos orificios cumplen la funcin de medir por un lado la carga de velocidad sumada a la carga de presin y por otro solamente la carga de presin del flujo en el tubo respectivamente, como se muestra en la siguiente figura;

Detalle de orificios por los cuales entra el flujo directamente

5. 6. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS:

5.1. PARTE 1: AFORO DE UN RO

Debemos determinar el caudal de un ro, para ello necesitamos determinar el rea y la velocidad superficial del ro.

Para el clculo del caudal se trabaj en el ro Chonta. El punto donde se realiz la toma de datos se encuentra a ms o menos 400 metros de la plaza central del distrito Baos del Inca.El trabajo se realiz desde las 10:15 am hasta las 11:50 am.

Ubicacin de la zona a estudiar

Fotografa N1 Zona del rea en estudio

PROCEDIMIENTO

1. Ubicamos el lugar adecuado para realizar la toma de datos, para ello escogimos una parte del ro que tenga secciones simtricamente similares.

Fotografa N 2: Seleccionando el lugar ms adecuado para la realizacin de la prctica.

2. Una vez seleccionada nuestra rea de estudio, empezamos a realizar nuestro trabajo. con la wincha medimos el ancho total de la seccin de ro elegida.Medimos 20m de separacin entre nuestros dos puntos iniciales de la seccin3. Empezamos a trabajar en nuestra seccin. Despus de medir la distancia de esta seccin con wincha, Con ayuda de la vara de madera medimos la profundidad cada 30 cm.

Fotografa N 5: Midiendo la profundidad de un punto de nuestra seccin

RESULTADOS

AFORO DEL RIO CHONTA- METODO DEL TUBO DE PITOT:

idistancia (cm)hi(cm)0.2hi(cm)0.8hi(cm)

1151.405.707.10

2452.309.5011.80

3753.0012.2015.20

41054.1016.0020.10

51354.5619.0023.56

61655.2020.5025.70

71955.5822.4027.98

82254.6018.4023.00

92254.6018.4023.00

102852.8011.2014.00

113153.2012.8016.00

123452.509.6012.10

133752.409.6012.00

144052.208.8011.00

154351.807.209.00

164650.903.204.10

174950.501.602.10

OBTENCION DEL CAUDAL DEL RO:

ihi (m)0.2hi (m)0.8Ai(m2)V0.2(m/s)V0.8(m/s)Vi(m/s)Qi(m3/s)

10.0050.0030.01910.3130.2430.2780.00531

20.0060.0300.03590.3430.7670.5550.01993

30.0300.0110.04540.7670.4650.6160.02796

40.0250.0500.05980.7000.9900.8450.05056

50.0700.0700.07161.1721.1721.1720.08391

60.0700.0900.07841.1721.3291.2500.09803

70.0800.0800.08241.2531.2531.2530.10323

80.0400.0400.07060.8860.8860.8860.06254

90.0600.1200.06661.0851.5341.3100.08723

100.0600.1000.04471.0851.4011.2430.05556

110.0300.5000.04630.7673.1321.9500.09027

120.0600.9000.03711.0854.2022.6440.09808

130.0010.0120.03560.1400.4850.3130.01113

140.0010.0040.03310.0990.2800.1900.00628

150.0030.0030.02620.2430.2430.2430.00636

160.0030.0030.01320.2430.2430.2430.00320

170.0020.0020.00560.1980.1980.1980.00111

0.7720.89350.389

POR LO TANTO:

Caudal del ro = 0.389 m3/seg Velocidad prom = 0.8935 m/seg.

UNIVERISDAD NACIONAL DE CAJAMARCA | EAP. INGENIERIA CIVIL

2

AFORAMIENTO DEL RO CHONTA: (MTODO DEL TUBO DE PITOT)

PERFIL DE LA SECCIN DEL RO

6. CONCLUSIONES :

La velocidad promedio corregida obtenida fue de 0.89 m/s.

El caudal obtenido por el Mtodo del tubo de pitot es de 0.39 m3/s.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

LIBROS PDF SISTEMA DE ECUACIONES LINEALES. Actualizado el 25 de julio del 2010. Link: http://www.librospdf.net/sistecuaclin/4/

GAUSS SIEDLER MONOGRAFA. Actualizado el 18 de Octubre del 2010. Link: http://www.monografias.com/trabajos14/topograf/topograf.shtml

REVISTA CIENCIAS Actualizado el 17 de diciembre del 2010 http://www.revistaciencias.com/publicaciones/EpZkpFkVVVuEatoYyM.php