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COM I S IÓN NACI O NAL
DEL AG UA
Manual de aforos
IMTA
tNSTTTUTO MEXICANO DE TECNOLOGÍA DEL AGUA
é
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SECRETARIA DE AGRICULTURA Y RECURSOS HIDRÁULICOS
C O M I S IÓ N N A C I O N A L D E L A G U A
Manual de a foros
INSTITUTO MEXICANO
DE
TECNOLOGÍA
DEL
AGUA
CENTRO
DE
CONSULTA
DEL
AGUA
IMTA
NSTITUTO
«X JC AN O DE TECNOLOGÍA DE L
AGUA
CoordinacióndeTecnologíadeRiegoyDrenaje
Marzode 1992
Ing.
Arturo KennedyPérez
Ing.
FernandoFragozaDíaz
Ing. EfrénPeñaPeña
Ing. J .EduardoMorenoBañuelos
8/15/2019 IMTA_028.pdf
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S
-
6 .7 .33- - -
Tftulo
Manualdeaforos
Diseño
y
Producción
Subcoordmación
Editorial,
IMTA
Colección M anuales
O Institu to MexicanodeTecnología delAgua, 1991
Primeraedición
Reservados odos osderechos
PaseoCuauhnáhuac No.8532, Progreso,Jiutepec, Morelos
Tel.
19
3957 19
40
00 ext.
122
Fax 73)193946
HechoenMéxico
Made nMexico
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R e v i s i ó n
Dr. Enrique Palacios Vélez
Dr.J. LuisTrava Manzanilla
Dr. Polioptro Martinez Austria
Ing. Jesús Cuadra Ram írez
Ing.
Efrén Peña Peña
Ing.
LuisZierold Reyes
Ing.
LuisVillarino Olivares
Ing.
Nahum G arcíaVillanueva
Lie. Javier Sicilia Zardain
Apoyo
Ing. Jorge A. Castillo Gon zález
Ing.
Rodolfo Nam uche Vargas
Ing. Juan Herrera Ponce
Ing. Jorge Bautista Morales
C. Ma. de a Luz Espinosa Jiménez
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ÍNDICE
INTRODUCCIÓN 1
1. MÉTODOS E FORO ARA ÍOS ANALES 3
1.1 Métodos de rea elocidad 3
1.1.1 Velocidad edia en na corriente 3
1.1.2 Area de la ección ransversal de
una orriente 4
1.1.3 Aforo on ol nete 6
1.1.4 Aforo on flotador 16
1.2 Métodos e relación escala- asto 19
1.2.1 Aforo on limnímetro 19
1.2.2 Aforo con imnígrafo 20
1.2.3 Obtención e elación escala-gasto 21
1.3 Métodos e ompuertas 23
1.3.1 Compuertas adiales 25
1.3.2 Compuertas ectangulares 26
1.3.3 Calibración de ompuertas adiales
rectangulares 26
2.
MÉTODOS DE FORO PARA ANALES OMAS PARCELARIAS 33
2.1 Aforo con ertedores 3
2.1.1 Vertedor rectangular 35
2.1.2 Vertedor rectangular Guamúchil 41
2.1.3 Vertedor rapezoidal Cipolletti 44
2.1.4 Vertedor riangular 48
2.2 Aforo con rificios ompuertas alibradas .... 52
2.2.1 Compuertas eslizantes 53
2.2.2 Compuertas ipo ayo 55
2.2.3 Compuertas rectangulares en ocatomas ... 58
2.2.4 Compuertas irculares en ocatomas 64
2.2.5 Compuertas obles 72
2.3 Aforadores de régimen crítico 74
2.3.1 Aforadores e arganta larga 76
2.3.2 Aforadores de arganta corta arshall ... 80
2.3.3 Aforador enturi ipo ecamachalco 85
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2.4 Aforador ipo eyrpic 88
2.4.1 Módulo ara gastos equeños 88
2.4.2 Módulo para astos randes 92
2.5 Aforador e élice ara tomas 96
MÉTODOS DE FORO PARA PLICACIÓN DEL GUA EN LAS
PARCELAS 99
3.1 Aforo ara astos en elgas urcos 99
3.1.1 Aforador hapingo 99
3.1.2 Aforador e arganta corta con
plantilla horizontal 103
3.1.3 Aforo olumétrico 108
3.1.4 Aforo on sifones alibrados 109
3.1.5 Aforo ediante laca con rificios 113
MÉTODOS DE FORO PARA DESCARGAS N EQUIPOS DE OMBEO ... 117
4.1 Método de la scuadra 117
4.2 Medidores e élice 122
4.3 Medidores e rificio en uberías 123
MÉTODOS DE FORO EN SISTEMAS DE IEGO PRESURIZADOS 127
5.1 Aforos e spersores, icroaspersores
y goteros 127
5.2 Relación gasto-presión 129
GLOSARIO DE ÉRMINOS 131
BIBLIOGRAFÍA 137
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ÍNDICE DE CUADROS
1 Separación de sondeo en función del ancho e la
corriente 5
2 elocidades (m/s) ara olinetes Gurley
tipo Price o 622 8
3 juste e relación escala-gasto
mediante regresión 22
4 Calibración de na compuerta adial,
mediante regresión 28
5 Porcentaje de ariación el asto estimado
respecto al e foro 31
6 Gasto ara ertedor rectangular,
sin ontracción (m
3
s) 37
7 Gasto ara ertedor rectangular,
con ontracción (m
3
s) 38
8 Gasto ara vertedores ipolletti (m
3
) 46
9 Gasto ara ertedores triangulares
60° 0° (m
3
) 50
10 órmulas ara el asto e na
compuerta tipo ayo (plantilla de 60 m) 55
11 étodo atemático, ompuerta rectangular 59
12 eterminación del roducto (CAJ, ompuerta circular ... 7
13 omparación del asto obtenido gráficamente,
respecto al forado 69
14 amaño del edidor elación con l
grado e sumersión 82
15 amaño del edidor fórmula de asto 82
16 specificaciones de scalón de ntrada,
tirantes érdidas de arga ara gastos
con ariación de 5% 10% 92
17 amaño úmero e ompuertas ara
módulos ipo X-2 92
18 amaño úmero de ompuertas para
módulos tipo L-2
'.
93
19 elación carga-gasto ara aforadores
Chapingo (lps) 101
20 elación carga-gasto para aforadores con
plantilla horizontal (lps) , 06
21 elación carga-gasto ara sifones e
diferente iámetro (lps) 111
22 oeficientes de escarga para
orificios n laca 115
23 asto ara orificios n laca
lps)
115
24 asto en ubo, escargando lleno (lps) 119
25 orcentaje de rea con respecto
tubo lleno 121
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INTRODUCCIÓN
En os istritos e iego e onduce l gua esde las uentes e
abastecimiento asta as arcelas e os suarios, ratando e ar
el servicio de entrega de agua ara riego en el omento oportuno
y con a antidad necesaria. l roblema rincipal es ntregar l
agua os suarios n l omento n ue os ultivos o emandan,
esto e ebe ue os istritos e iego eneralmente comprenden
varios millares de hectáreas dominadas y no disponen de la
programación de los cultivos. ara conducir y distribuir el agua
desde a uente e bastecimiento asta as arcela s, s ecesario
hacerlo por un sistema de canales, con obras de control y
complementarias, onstruidas ocalizadas e anera ue ermitan
su istribución entre las iferentes nidades, zonas secciones
de iego.
Por tra arte , uando l gua s scasa, u osto e portunidad
es lto, aciendo indispensable ue u istribución sea eficiente
y que as érdidas de onducción sean ínim as.
Para ar l ervicio portuno uficiente s ecesario ontar on
la rogramación decuada, ediante a stimación e a emanda (uso
consuntivo). También se requiere conocer las eficiencias de los
canales us actores e érdidas e onducción, on a inalidad
de conocer los volúmenes que deben extraerse, derivarse y
distribuirse en los diferentes niveles de operación de los
distritos e iego. Las ficiencias as érdidas e conducción
se eterminan ediante foros.
De cuerdo on os rogramas e xtracción e egulan as álvulas
de las obras de toma en las fuentes de abastecimiento, las
compuertas de presas derivadoras, canales principales y tomas
laterales. Para entregar los gastos solicitados a cada jefe de
unidad o e zona, se erifica, ediante afor os, la egulación de
las ompuertas, u ez , os efes e ona ntregan os olúmenes
solicitados or os analeros, ara ue stos os istribuyan ntre
los redios que an egarse.
En los distritos de riego los aforos son la base del manejo
eficiente del agua en el proceso de extracción, conducción, y
distribución; por lo que se ha considerado de gran importancia
elaborar este manual, con un enfoque práctico, de fácil
aplicabilidad n os iferentes iveles e edición el gua, omo
son: red mayor (corrientes grandes), red menor (corrientes
medianas) y arcelario (caudales equeños)
La odernización de los rocedimientos de peración se ebe asar
en el so correcto de los étodos de aforo ara lograr: entregar
1
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el gua os suarios or otación olumétrica, or andeo or
demanda libre, btener estadísticas reales que permitan elaborar
mejores lanes e riego , a istribución equitativa en las tomas
granjas obrar el agua or olumen entregado a suarios.
Los ispositivos ara forar eben er: áciles e eer nstalar,
hidráulicamente ficientes, recisos, utolimpiables esistentes
al so, on la inalidad de educir su antenimiento.
Los equipos y estructuras de aforo para uso común deben usar
escalas ara stimar l alor el asto irectamente, ebido ue
pocas ersonas acen álculos n l ampo e es ificulta usar
tablas y ráficas. Las escalas que indican gastos directamente,
rara ez se ncuentran en l ampo.
Para la operación de las redes de canales es necesario aforar
frecuentemente n uchos itios, or lo ue e equieren uchos
dispositivos de aforo. De acuerdo con la carga hidráulica
disponible o los desniveles del terr eno, es indispensable usar
dispositivos e foro ue eúnan las aracterísticas mencionadas
con nterioridad obre odo ue ean idráulicamente ficientes,
es ecir, ue ara uncionar decuadamente, a érdida e arga ea
mínima.
Para lograr los requisitos anteriores es necesario sacrificar
cierto rado e recisión n as edidas e asto, iempre uando
el rror áxi mo aríe esde 5% asta 0%.
En ste anual e a lasificado os étodos e foro ara: íos
y anales, omas arcelarias, plicación el gua n as arcelas ,
descargas de eguipos de bombeo y sistemas de riego resurizados.
Estos étodos ueden ervir e poyo as rigadas e idrometría
y al ersonal de distribución de agua e os istritos e riego.
Se incluye la descripción de cada métod o, con ejemplos de
aplicación que rientan sobre su so.
El objetivo general de este trabajo, es dar apoyo técnico al
personal ncargado e edir istribuir l gua e iego, on l
fin de avanzar en la modernización de los procedimientos de
operación e las bras idráulicas.
2
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1 MÉTODOS DE FORO PARA ÍOS Y ANALES
En los distritos de riego, se necesita medir los caudales para
distribuir el agua. Frecuentemente se encuentran corrientes
naturales, como son los íos que portan agua a as resas y los
canales e erivación ramos e ío, ue irven ara onducir l
agua, desde las presas de almacenamiento hasta las presas
derivadoras.
Estos cauces naturales o artificiales operan con
grandes astos ienen nchos ue equieren uentes o l sistema
cable anastilla, ara realizar los rabajos de foro.
Generalmente as rigadas e idrometría ealizan os foros n a
red mayor de los distritos de riego, usando los métodos del
molinete, ecciones alibradas structuras, ales omo ompuertas
radiales ectangulares.
1.1 Métodos e área velocidad
Consiste en determinar el área de una sección transversal de la
corriente a elocidad el gua ravés e sta; a rimera or
medio e ondeos a elocidad or ualquiera e los étodos ue
se escriben posteriormente.
1.1.1 Velocidad edia del gua n na corriente
En ste nciso e roporcionan os ntecedentes, especto l rigen
de los oeficientes empleados en los foros con olinete.
La velocidad del agua en los canales abiertos depende: de las
características e a ección ransversal, ozamiento, iscosidad,
tensión superficial y alineación de la corriente. Las líneas de
igual velocidad son aproximadamente paralelas al fondo y a los
costados del canal. n la superficie se resenta una disminución
ligera de la elocidad.
Con base en mediciones experimentales sobre la distribución de
velocidades, que se resenta en na ertical de la corriente, e
concluyeron las iguientes eglas rácticas (Manual e idráulica
king 1981).
- La elocidad áxima se resenta entre l 5% l 5% e a
profundidad del gua n l anal l orcentaje aumenta on
incrementos en la rofundidad del canal. n corrientes poco
profundas con lecho rugoso la velocidad máxima se presenta
muy cerca e la uperficie.
3
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- La elocidad edia en na ertical de n anal se resenta
a 0.6 de a rofundidad. Esto e umplió con n rror edio
de 1% n error áximo de %.
- La elocidad edia en na ertical, s a edia aritmética
de las velocidades a 0.2 y 0.8 de la profundidad,
respectivamente. Esto se cumplió con un error medio nulo
(cero) rror áximo de %.
- La elocidad edia n na ertical s el 5% l 5% e a
velocidad de a uperficie, iendo 90% l romedio e arios
cientos de observaciones. La ariación de este coeficiente
es ás irregular que los nteriores.
- La urva e ariación ertical de a elocidad se proxima
una parábola de eje vertical, es decir aumenta de la
superficie del agua hacia abajo, hasta llegar al punto de
velocidad máxima y artir e éste comienza a isminuir.
La eterminación de la elocidad media del agua en na corriente
puede hacerse por étodos directos o indirectos; os rimeros se
realizan mpleando l olinete l lotador; os egundos ediante
el so e órmulas.
1.1.2 Area de la sección transversal de na corriente.
Para eterminar l asto n na ección e equiere onocer l rea
hidráulica de a ección ransversal de la orriente. l étodo
emplear dependerá de las condiciones del cauce; en el caso de
canales revestidos de mampostería o de concreto, las secciones
están ien efinidas erá fácil l álculo del rea idráulica,
en aso contrario se endrá que eterminar or edio de ondeo.
La ección ransversal de na orriente está limitada en a arte
superior por la superficie del agua, que es prácticamente
horizontal, or las aredes del cauce que forman los lados por
el ondo. n anales aturales, a ección s na ínea caprichosa
con ierta tendencia a a forma e U".
El área puede determinarse usando sondas, ya sean rígidas o
flexibles. La eparación de os ondeos ependerá el ancho e a
corriente (cuadro
1)
Las sondas rígidas consisten en na varilla metálica o e madera
graduada, el amaño uficiente omo ara ocar l ondo el auce,
pudiendo medir con ella la profundidad en las secciones
transversales; este tipo de sonda se emplea cuando la corriente
lleva gastos equeños o n anales e riego egaderas.
4
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La onda lexible stá ompuesta e n scandallo, ue s n uerpo
pesado, generalmente de plomo para no ser arrastrado por la
corriente y de forma aerodinámica para no oponer resistencia,
sujeto l xtremo e na ondaleza ue uede er na uerda, able
o cadena, imilar l empleado para lastrar al olinete.
Cuadro 1. eparación de sondeo en función del ancho e la
corriente
Ancho e a
hasta 1.2
1.2
5
10
50
corriente (m)
5
- 10
- 50
- 100
más e 100
Espaciamiento (m)
0.2 - 0.3
0.3 - 0.5
0.5 - 1.0
1.0 - 5.0
5.0 - 0.0
10.0 - 0.0
El ondeo onsiste en ejar que l scandallo llegue l ondo el
cauce,
i l écnico forador stá erca e a uperficie el gua,
simplemente arcará la ondaleza omándola con os edos; e tra
manera, eberá omar a uerda eferida n unto ijo na ez ue
el scandallo sté n l ondo rá idiendo a ongitud e uerda
que aya sacando asta ue l scandallo esté obre la superficie
del gua.
En las secciones de aforo seleccionadas se puede instalar: un
puente, n able on anastilla on na ancha; on a inalidad
de dividir el ancho de la corriente en franjas, generalmente de
igual nchura, ue ueden arcadas ean a ase ara ividir la
sección ransversal de la orriente en reas equeñas (lámina ) ,
en las uales se ide la elocidad media.
Lámina 1. División en franjas de la sección transversal de una
corriente
5
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Un étodo rápido para determinar el área hidráulica en regaderas
de tierra pequeñas consiste en hacer un sondeo en el centro del
canal, multiplicarlo por el ancho y por 0.667, esto equivale a
considerar que la ección tiene forma de U".
1.1.3 Aforo con olinete
Este método es muy conocido en los Distritos y las Unidades de
Riego,
plicable odo ipo e orrientes y e mplea omo étodo
patron ara calibrar otros étodos de foro.
El molinete consiste esencialmente de dos partes que son: una
hélice e spas opas, ue l gua n ovimiento ace irar n
mecanismo ue ermite ontar l úmero e ueltas ue a a élice
a intervalos e iempo efinido (lámina ) .
La relación velocidad-número de revoluciones, se determina en
laboratorio, idiéndose el iempo n egundos ue arda la élice
en ar ierto úmero e ueltas ara iferentes elocidades. on
estos alores se btiene na ecuación na abla, de las cuales
debe isponer cada olinete (cuadro ) .
Los molinetes requieren mantenimiento, debido al desgaste y a
golpes durante su uso, es por esto que cada molinete debe
calibrarse por personal especializado, para obtener la nueva
ecuación y tabla que le corresponde; si un molinete no se ha
calibrado espués e ucho iempo, us ediciones serán rróneas.
Para obtener el gasto que pasa por la sección transversal de la
corriente, ediante el olinete; e costumbra ividir la ección
transversal en franjas verticales (lámina
1)
debido a que la
velocidad edia n na orriente o s niforme; ara edir n ada
franja el rea (aj y a elocidad media (v
5
). l roducto e (a
5
)
y (v
5
) en la f an , proporciona un gasto parcial (q¡) de la
sección transversal. l asto otal se stima, umando los astos
parciales obtenidos en ada franja, or edio e la xpresión:
0=
v
x
= g, (l.l)
i=1 i=l
Donde: Q= G a s t o t o t a l ( m
3
/
s
)
a ^ A r e a d e l a f r a n j a i
(m
2
)
v
t
= V e l o c i d a d m e d i a e n l a f r a n j a i ( m / s )
q ^ G a s t o e n l a f r a n j a i .
i= 1 , 2 , 3 , . . . n f r a n j a s
6
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1 • Hueda de copas
2 Tomil lode ajuste
3 - Cám ata de contactos
4 - Toca de a cáma ta de contactos
5 Borne pata el contacto simple (un a tevoluciún)
6.- Borne pata alcontacto penta (cin co revolución s)
7 - Alambre conductor de corriente
8 - S olera de soporte
9 Horquilla
10 Tornillo de suspensión en solera
11 Tornillo de conexión entre horquillay cola
12 Timón vertical
13 Timón horteon al
14 Broche de cierre para armar el imón
1 5 -
Contrapeso corredizo.
1 6 -
Escandallo (torpe
o).
17.- Timón vertical del escandallo
1 8 - Timón vertical del escandallo
19 Tomillo de suspensión del escandallo
20 Tuerca para ijar a ue da de copas
21 Pivote
2 2 - Tuerca paraajuste del pivote
23 Tornillo opresor.
24 Tornillo de ajuste
2 5 - Eje
26 Soporte de a uedade copas
27 Tuerca del soporte.
28 Tope del contacto simple
29 Soporte del eje de a ueda de copas.
30 Sinfín para elcontacto penta
31 - Engrane del contacto penta
32 Espiral del contacto penta
3 3 -
Topesdel contacto penta
34 Espiral del contacto simple.
35 - Rosca de pasta aislante del contacto
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Cuadro 2. Velocidades (m/s) para molinetes Gurley tipo Price No. 622
R
T
40
4 1
42
43
44
45
46
47
48
49
20
0.353
0.344
0 . 336
0.329
0. 322
0.
315
0. 308
0.302
0 . 29 6
0 . 29 0
25
0.438
0 . 4 28
0.418
0.408
0.399
0 . 39 1
0.382
0.375
0.367
0.360
30
0 . 5 23
0 . 5 11
0.499
0 . 4 88
0.477
0.467
0.457
0.447
0.438
0.429
35
0 . 609
0 . 5 9 4
0 . 5 80
0 . 5 67
0 . 5 5 4
0.542
0 . 5 31
0 . 5 20
0 . 5 09
0.499
4 0
0.694
0.677
0 . 662
0.646
0.632
0 . 618
0 . 605
0.592
0.580
0.569
4 5
0.779
0 . 7 6 1
0 . 7 4 3
0 . 7 26
0 . 7 10
0.694
0.679
0 . 665
0 . 65 1
0 . 638
50
0 . 865
0 . 84 4
0.824
0 . 805
0.787
0.770
0.753
0.738
0.723
0 . 7 08
60
1.036
1.011
0 . 9 87
0 . 9 64
0.942
0.922
0.902
0 . 883
0 . 865
0.847
70
1.206
1.177
1.149
1.123
1.093
1.073
1.050
1.028
1.007
0.987
8 0
1.377
1.344
1.312
1.282
1.253
1.225
1.199
1.173
1.149
1.126
9 0
1.548
1.510
1.474
1.440
1.403
1.377
1.347
1.319
1.292
1.265
100
1.718
1.677
1.637
1.599
1.563
1.529
1.496
1.464
1.434
1.405
150
2.527
2 . 5 09
2.450
2.393
2.339
2 . 287
2 . 238
2 . 19 0
2 .
145
2 . 101
E c u a c i ó n
2
: V=0.68279 N + 0.011333
Donde;
N=Número de re vo lu ci on es por segundo (N=R/T).
V=Velocidad de la cor ri ent e (m/s) .
Estas vel oci dad es, se tomaron de la t ab la c orr espo ndie nte al moline te empleado para lo s
aforos de l ejemplo de sc ri to (lámina 2) .
^Deducida en el la bo ra to ri o de Tara-M olinet es, con es ta ecuación se generó la t ab la .
NOTA:
los valor es remarcados son los util iz ad os en el ejemplo des arr oll ado .
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En orrientes uyas elocidades arían esde .1 /s asta .5 /s,
la elocidad se uede obtener ediante l olinete, ligado a n
escandallo; i a elocidad esta or bajo e .1 /s, isminuye
la recisión el parato, ientras ue n elocidades rriba e .5
m/s, uede er añado or bjetos ue carrea a orriente.
El étodo ás encillo ara eterminar la elocidad media en a
franja, onsiste n colocar l olinete n 0% e a rofundidad
medida artir e a uperficie el gua n ada ranja ertical,
ya que a esta profundidad la velocidad es muy semejante a la
velocidad edia (lamina )
Otra orma ás recisa ara eterminar a elocidad
edia,
onsiste
en omar ecturas 0% 0% el irante artir e a uperficie
libre el gua romediar as elocidades ichas rofundidades
(lamina ) .
Lámina 3. ariación de la elocidad en a sección ransversal
en na ertical e a orriente
DIVISION 0E LA SECCIÓN MÍDRAULICA CURVA DE VELOCIDADES
Si a elocidad el gua s ayor .5 /s, s referible o acer
observaciones profundas, anto or la ificultad de antener l
molinete n osición correcta, omo or l eligro de ue ufra
desperfectos, a ue uede er olpeado or iversos bjetos. n
este caso, asta con tomar lecturas a 0.15 m de profundidad y
multiplicar l alor esultante or n actor e educción e .9,
este roducto orresponde a elocidad edia.
Las ediciones de a elocidad del agua on olinete, e ueden
realizar desde un puente (pasarela), una barca o un sistema e
cable anastilla, onde e nstala l perador (lámina ) .
9
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Lá mina 4 . To r re s de c onc re to pa ra e s ta c ione s de a fo ro
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El istema able anastilla, ermite acer ediciones obre n je
que eneralmente es ransversal a orriente, n auces ayores
a 20 etros e ncho, onsiste e n able e cero endido na
altura conveniente, por donde
e
esplaza
la
anastilla, desde
allí, el ersonal
e
a stación toma las ecturas del olinete.
Debido al mpuje de a orriente, el able que ostiene l
molinete, e
esplaza
n
ngulo (0) con respecto
a
ertical
BC) resentando na urvatura (EF), sta ectura e ebe orregir
para obtener la rofundidad real
e a
corriente:
BC =
1 - k) EF
1-2)
donde: BC=Profundidad real e a orriente m).
EF=Longitud del cable m).
K=Coeficiente e orrección, esta n unción del
ángulo <p lámina
)
Lámina 5. orrección or esviación e la ertical
<p
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
K
.0050
.0072
.0098
.0128
.0164
.02
4
.0248
.0296
.0350
.0408
.0472
.0544
.0620
.0698
Ejemplo: i a ongitud del cable (EF) s 0m, l ngulo con
respecto a ertical (0) s 6°. ncontrar a ertical eal
BC)
Primero,
ocalizar l alor el ngulo (0) n a rimer olumna
e
la lámina ; espués desplazarse a egunda columna n orma
horizontal, para obtener
el
alor
del
oeficiente
(0.0128).
Reemplazando los atos n a ecuación 1.2, esulta:
BC
1
.0128)
0
BC=9.87
Profundidad real)
12
. a b l e
D i r e c c i ó n
de
d c o m e n t a
Escandal lo
^m^ w^ z TT ^ m^
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Un jemplo e edición el asto, mpleando olinete, e resenta
en a oja e Registro e foro on olinete" (lámina 6 ) . n sta
se iene 15 olumnas y n número ariable de líneas, ue depende
de a antidad e ecturas ealizadas n a ección ransversal e
la orriente.
La primer línea indica las características: distancia y
profundidad
3
, de la rilla en ue e inician las lecturas; rilla
del agua margen derecha (0.A.M.D.) u orilla del agua margen
izquierda (O.A.M.I).
La segunda línea proporciona las características: distancia,
profundidad, elocidad, tcétera, e a ertical central, rimera
franja en la que se realiza el primer aforo con el molinete. La
tercera línea corresponde al punto límite entre la primera y
segunda ranja; a uarta ínea s l unto edio e a a. ranja,
en ue e ealiza el o. foro; as íneas ubsecuentes siguen l
mismo rden, na orresponde al ímite tra l foro, sí asta
llegar a rilla contraria.
Respecto as olumnas; as os rimeras roporcionan información
de los ondeos, ímites de franja rofundidad de foro.
Columna 1: distancia (m) del origen
4
al punto límite o punto de
aforo.
Columna 2: rofundidad, onsiderada desde l ivel el gua asta
el fondo el cauce m).
Desde la columna 3 hasta la 7 se proporciona información del
molinete en los untos de foro.
Columna 3: étodo empleado, s ecir la rofundidad en écimos
que e ealiza a edición e a elocidad: uperficial
(sup);
eis
décimos (6/10); os cho écimos (2/10 8/10).
Columna 4: profundidad (m) a que se realiza la medición de la
velocidad, resulta del roducto de las olumnas 2 3.
Columna 5: número de revoluciones (R)
proporcionadas por el
molinete.
3
La rofundidad e a rilla eneralmente s ula, xcepto os
casos n ue l auce enga ared ertical.
4
Se considera origen el punto donde se inicia el puente o
cable, udiendo ser e cualquier orilla.
13
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Columna 6: iempo (T ), n egundos, ue uró la observación.
Columna 7: número de revoluciones por segundo
(N)
resulta de
dividir a olumna or a
(N=R/T).
Se btiene nicamente uando
no e ispone de la abla, ero si e la cuación.
Desde la columna 8 hasta la 10, se tiene información de la
velocidad media.
Columna 8: velocidad en el punto
(m/s);
si el método es el
superficial o l e 6/10, se endrá na sola edición; ero i s
el de 2/10 y 8/10, se tendrán dos mediciones. Esta velocidad se
obtiene entrando con los alores de , columnas 5 6, en a
tabla ue le orresponde nicamente al olinete empleado. ara l
ejemplo descrito (lámina 6) la velocidad
5
se ha obtenido del
cuadro .
Columna 9: en esta columna se anota l coeficiente, generalmente
se considera de 0.9, se emplea únicamente en caso de que la
profundidad, de edición de la elocidad, haya sido uperficial.
Columna 10: roporciona la elocidad edia en a ranja
(m/s),
se
obtiene egún l étodo empleado ara eterminar la elocidad; i
el étodo s e /10 la elocidad s a isma ue n a olumna ;
si s l uperficial, a elocidad se btiene el roducto e las
columnas ; i s l étodo /10 /10 la elocidad edia, e
obtiene romediando as os elocidades ue e ienen n a olumna
8 para la isma ertical.
Desde a olumna 11 asta a 4 e iene nformación especto a
franja ertical.
Columna 1: nchura e a ranja (m) e btiene estando l ímite
final l nicial, os uales e ncuentran n a olumna no, ntes
Cuando o e ispone e la abla, ero í e la cuación el
molinete,
se puede obtener la velocidad, mediante esta última.
Considerando R=30 T=40, del rimer foro:
N = A = 0 = .75
T
40
La velocidad se obtiene sustituyendo N en la ecuación que le
corresponde al olinete (cuadro ) .
V= 0.68279
(0.75)
.011333
.523
m/s
Que s iqual a a btenida de la abla.
15
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y después, e a istancia al rigen, orrespondiente al foro.
Columna 12: rofundidad media
6
n la franja, se obtiene mediante
la xpresión:
Donde: Pm=Profundidad media en a franja m) .
a=Profundidad límite inferior m).
b=Profundidad e a ertical obre a ue e ealiza l
aforo m).
c=Profundidad límite uperior m).
Columna 13: rea de la franja
m
2
)
esulta del producto de las
columnas 11 2.
Columna 14: asto arcial (m
3
/s) asto que asa a través de la
franja onsiderada, e btiene ultiplicando las olumnas 0 3.
Finalmente, el área e la sección transversal se obtiene sumando
los valores de la columna 13 y el gasto total a través de esta
sección, sumando la columna 14 , en el ejemplo el área (A) es
131.931
2
l asto (Q) 57.775
3
/s (lámina ) .
1.1.4 Aforo con flotador
Los lotadores on uerpos bjetos ás igeros ue l gua ue
conducidos n uspensión or a orriente, dquieren na elocidad
similar a la superficial. Pueden ser: un trozo de madera, una
pelota de esponja, etc; estos cuerpos no deben ser muy liqeros,
pues la velocidad del viento afecta su recorrido, esto ocurre
principalmente en los flotadores superficiales, por lo que es
preferible l so e os lotadores emisumergidos, ue on os ue
van ligeramente abajo e la uperficie del gua.
En este étodo se tiliza un flotador, eloj (cronómetro), cinta
métrica y regla graduada para medir las distancias y áreas
hidráulicas.
En lgunos istemas e iego, e an tilizado on xito lotadores
hechos on os orchos astrados on n ornillo (lámina
7 ) .
Se e
agrega un peso para que no flote totalmente. El tamaño de este
flotador varía de 7 a 10 cm y se lastra de manera que sólo
Para ayor información, onsultar Instructivo para Aforo de
Corrientes SRH 964.
16
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sobresalga el rden e n 0%. ara acerlos ás isibles e es
pinta e olor aranja marillo, ebido a intura ue e orma
entre os orchos, e escatan on acilidad.
Lámina . lotador emisumergido e orcho astrado
CORCHO
_L
20%
T
7 m.
1
Para stimar a elocidad, e lige n ramo el cauce, ara l
recorrido e os lotadores, nstalando ostes, alizas scalas
para imitar l ramo, eferidas n ismo unto e omparación,
con el fin e que i e esea conocer la endiente se aga on
facilidad. as arcas irven ara efinir as ecciones e nicio
y final del tramo, cuya longitud conviene que sea un número
cerrado: 5, 10, 15, 20, 0 metros, ara facilidad de cálculo.
Instaladas as arcas, e rroja l lotador, l enos res etros,
aguas rriba e a arca nicial, ara ue dquiera la elocidad
de a orriente ntes e legar sta; n l omento e asar or
la arca nicial e omienza ontar l iempo ue arda n legar
a a arca olocada l inal el ramo.
La elocidad e stima ividiendo a istancia el ramo ntre l
tiempo ue arda l lotador n ecorrerla. ste alor iene ue
corregirse por un factor de reducción, a que en observaciones
realizadas e ndica ue a elocidad edia luctúa esde 5% asta
95%
e a elocidad superficial, ceptándose l romedio 0%. l
área e a ección ransversal e a orriente, e etermina or
sondeos,
egún o escrito nteriormente.
17
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Finalmente, l asto se btiene ediante:
O =
.9
A V
(1.3)
en a ue:
Q=Gasto (nr/s)
A=Area de sección ransversal (m
2
)
V=Velocidad en l ramo (m/s)
0.9=Factor de reducción
Una entaja de este étodo es la forma ráctica y sencilla de su
aplicación, demás e ue o equiere onstrucción de estructuras
especiales,
su osto es
aj
la proximación de las mediciones
es buena. En corrientes turbulentas no se obtienen buenos
resultados debido a os cambios bruscos que ocurren en este tipo
de scurrimiento.
Ejemplo: se tiene un canal de sección trapezoidal con las
características geométricas indicadas. eterminar el asto.
Plantilla
Espejo el agua
Tirante
Distancia
Tiempo
b 1.00
B 1.90
d 0.65
L 10
T = 14.5
m
m
m
s
Procedimiento: se oma un ramo el canal lo ás recto osible
se ide on na inta étrica una istancia e 10 , luego on n
reloj ronómetro e oma l iempo ue arda l orcho lotador
en recorrer la distancia antes medida. El área se obtiene
multiplicando el tirante (d) por el promedio de las bases
A=(B+b)/2. a elocidad se btiene ividiendo a ongitud ntre l
tiempo (V=L/T) ustituyendo n cuación .3 se ncuentra l
gasto Q).
a) rea de la ección rapezoidal:
A =
B
b
A =
1.9 + .0
0.65
A = .45 .65
A =0.9425
2
18
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b) elocidad del flujo:
t 14.5
V =
0.6897
/s
c) asto ue asa or el anal:
£ . 9 A V = 0 . 9 x 0.9425
x
0.6 97
Q = 0 . 5 8 5 m
3
/s = 5 8 5 Ips
1.2 Método de relación escala-gasto
Este étodo consiste en eleccionar n ramo e ío anal en l
cual ermanecen onstantes us aracterísticas idráulicas; o ebe
cambiar el rea ransversal de la ección ara n ismo asto; i
variar los niveles por abrir y cerrar compuertas aquas
abaj
.
Seleccionado el ramo e ealizan foros on olinete calibrado
personal specializado, eterminando ara ada foro l irante
profundidad del gua l asto otal de la orriente. os foros
deben ealizarse en l ango e astos e peración el ío el
canal y en cantidad suficiente para minimizar el error del
muestreo. n la ráctica es ifícil cambiar los astos cuando se
entrega gua suarios, or o ue eben fectuarse l niciar l
ciclo e riego n l omento de llenar la ed e anales.
Con los resultados de los aforos, se grafican los valores de
elevación (eje vertical) Vs . gasto (eje horizontal) y mediante
regresión puede obtenerse la curva ajustada, como la que se
muestra
7
osteriormente.
1.2.1 Aforo on limnimetro
El imnimetro (lámina ) onsiste e na scala raduada, intada
en adera, oncreto o etal; e instala erticalmente en l fondo
del río y e debe bicar en n lugar ien visible, e anera que
se obtienen las lecturas desde un puente u orilla; esta lectura
proporciona a rofundidad irante el gua. ste istema ermite
obtener asto instantáneo. uando e rata e anales evestidos,
las scalas se intan sobre las aredes de los aludes.
'Ver lámina 10 (inciso
1.2.3)
donde se muestra la curva
ajustada de na orriente.
19
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Este método tiene problemas cuando hay efectos de oleaje y de
variaciones el ivel el gua or urbulencias originadas or a
rugosidad a eometría el anal, ntonces ebe nterpretarse na
lectura edia.
Lámina 8. Limnimetro
. Bordo Ubre
Limnimetro
(escala)
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ » » ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^
1.2.2 Aforo con limnígrafo
Los imnímetros utomáticos o imnígrafos, ienen n flotador ue
se oloca sobre la uperficie el gua, l ual stá ligado na
aguja ue arca sobre l apel e egistro las ariaciones e los
niveles de agua que le transmite dicho flotador. El papel está
montado obre n ilindro, rovisto e n istema e elojería ue
le permite desplazarse de izquierda a derecha, obteniéndose
registros e ambios e levación e a uperficie el gua ontra
el iempo (lamina ) .
El imnígrafo e nstala entro e na aseta unto a orriente
para lo ual se onstruye un ozo con n ubo que se conecta con
el anal na anja n a rilla el anal or forar. sto vita
que el oleaje o la turbulencia del agua esté haciendo variar
fuertemente l lotador el istema ermita ecturas ás stables.
20
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Lámina 9. Limnígrafo
1.2.3 Obtención de la elación escala-gasto.
La relación escala-gasto, de la sección transversal de una
corriente, se puede obtener cuando se tenga un canal con flujo
uniforme,
ien, o xista efecto e emanso en icho anal.
Para btener sta elación e elecciona n ramo ás enos ecto
y e acen na erie e foros, a ea on olinete tro étodo;
para cada aforo se ide la scala o irante en el canal. on los
pares de datos escala-gasto se obtiene una ecuación empírica del
tipo:
Q
o
p i
d-
4
>
Donde as arámetros 5
Q
í
1
ueden btenerse ediante l étodo e
regresión lineal, al considerar la siguiente transformación
logarítmica, e la cuación anterior:
Ln 10] = Ln [p
o
]
x
Ln [h] (1.5)
21
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En el cuadro 3 e presenta un ejemplo en el que se ilustra l
método e egresión, ediante l ual e btienen los arámetros
de la ecuación empírica. Los aforos se realizaron en el río
Suchiapa.
Cuadro . juste e elación scala-gasto, ediante egresión
ESCA LA h GASTO Q
(m)
1,00
1,02
1,02
1,00
1,05
1,07
1,05
1,06
1,05
1,09
1,12
1,13
1,16
1,
8
1,19
1,22
1,26
1,24
1,29
1,28
1,32
1,34
1,38
1,44
1,42
1,46
1,46
(m3/s)
1,085
1,368
1,496
1,565
1,880
2,029
2,110
2,263
2,339
3,071
3,803
5,011
5,412
5,978
6,230
8,000
8,776
10,570
11,000
11,124
13,789
13,979
17,088
17,911
18,026
19,310
19,391
Ln (h)
0,00000
0,01980
0,01980
0,00000
0,04879
0,06766
0,04879
0,05827
0,04879
0,08618
0,11333
0,12222
0,14842
0,16551
0,17395
0,19885
0,23111
0,21511
0,25464
0,24686
0,27763
0,29267
0,32208
0,36464
0,35066
0,37844
0,37844
Ln (Q)
0,08158
0,31335
0,40279
0,44789
0,63127
0,70754
0,74669
0,81669
0,84972
1,12200
1,33579
1,61164
1,68862
1,78809
1,82938
2,07944
2,17202
2,35802
2,39790
2,40910
2,62387
2,63756
2,83838
2,88542
2,89182
2,96062
2,96481
Resultado e a egresión:
C o n s t a n t e L n [J3
Q
] = 0 , 4 0 8 6 2 9
Desv. st. rror e st.
R uadrada
No. e bservaciones
Grados e ibertad
Coeficiente e h)
Desv. stándar el oef.
J3
0
=l - 5 0 4 7 5
0 , 1 8 5 1 7
0 , 9 6 3 7 7
2 7
2 5
£ , = 7 , 4 5 9 8 8 1
0 , 2 8 9 2 7 2
22
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Sustituyendo R
Q
y R., obtenidos mediante la regresión, en la
ecuación 1.4; se obtiene la ecuación empírica, álida únicamente
para a orriente n ección e foros onsiderada; n a ue l
gasto (Q) stá en función del tirante h) .
Q =
.50475
h
7
-
i59SS1
i
1
-
6
)
Donde: Q= asto (m
3
/
s
)
h= Carga idráulica o irante (m)
Graficando esta ecuación, resulta la urva ajustada escala-gasto
(lámina 10)
ara la sección de aforos del río; conocida esta
curva, es suficiente con determinar la elevación o tirante h),
para conocer el asto n ualquier omento.
Se debe tomar en cuenta que la curva ajustada (lámina 10)
únicamente es válida para la sección y en el rango de aforos
considerado; s ecir, os astos ue e eterminen ediante sta
curva son confiables para tirantes desde 1.0 m asta 1.46 m; que
corresponden a gastos desde 1.085 m
3
/s hasta 19.391 m
3
/s,
respectivamente, fuera e estos angos el asto s rróneo.
Ejemplo:
btener l asto ara n irante e
.25m,
n la ección
de foro.
Mediante la urva (lámina 1 0 ) ; on la arga de 1.25 m se ingresa
en l je ertical, esde ste unto e raza na ínea orizontal
hasta la intersección con la curva y a partir de este punto se
traza na ertical asta a ntersección on l je orizontal ue
contiene los alores del asto, bteniéndose un asto e 8
5
/s
Considerando a cuación .6, e ustituye l ismo irante n sta
y resulta:
O
.5047
(1.25)
7
'
459881
7.951 m
3
/s
1.3 Métodos e compuertas
En los Distritos de Riego se utilizan compuertas deslizantes,
radiales ectangulares ara l anejo ontrol e os astos n
los anales rincipales. as ompuertas ermiten el aso el gua
al levantarse, funcionando como orificios que pueden operar con
descarga libre en lgunos casos n tros con escarga ahogada.
23
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Lamina 10. urva escala-gasto ajustada
CO
8
10 12 14 16 18 20
G A S T O I713/S)
* AFORO CURVA JUSTADA
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Para que una compuerta, radial o rectangular sea utilizada como
estructura aforadora debe localizarse de preferencia antes de
caídas ápidas, on a inalidad e ue escargue ibremente; in
embargo, si hay remanso de manera constante, se puede calibrar
funcionando como orificio hogado.
Debido as iferencias n a onstrucción de las ompuertas, s
necesario realizar la calibración en campo de cada una, ara que
puedan funcionar como estructuras aforadoras y así obtener la
curva, abla cuación, ue relacionan la arga on l asto.
Cuando arias ompuertas ienen ondiciones imilares e peración
y aracterísticas eométricas iguales, e uede alibrar na ara
obtener us oeficientes e escarga. on n rabajo detallado e
aforos,
ara ada ondición e rabajo e escarga ibre hogada,
se ueden btener los oeficientes de escarga erificar su so
en las otras compuertas ediante aforos. uando esto es osible,
se educe ucho el rabajo de alibración.
1.3.1 Compuertas radiales
Estas estructuras se tilizan para controlar el flujo de agua en
canales principales y laterales. u foro se ealiza con ase en
el rincipio e que odas as ompuertas ienen la isma relación
de ltura el unto e poyo e os razos on especto u adio
y trabajan en as ismas condiciones; or o ue e onsidera que
pasa el ismo asto or etro lineal de compuerta (lamina 1).
Lámina 11. ompuerta radial
. borde del canal
ESCALA
2 5
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Cuando la arga idráulica es rande, l mpuje ue enera en as
compuertas rectangulares es difícil de vencer, entonces se
requiere que el apoyo se realice en otros puntos. Por esto se
utilizan las ompuertas radiales, n las que los untos de apoyo
cargan con el empuje del agua y con el peso de la compuerta; la
fuerza ecesaria ara brir las ompuertas ebe er quivalente
la omponente el eso ás a cción enerada or l ovimiento e
abertura n excedente ara encer el istema de uerzas.
1.3.2 Compuertas rectangulares
Estas ompuertas e san ara ontrolar l lujo e gua n anales
principales, aterales, ublaterales, amales ubramales, onde
los laros o on randes l irante idráulico s elativamente
pequeño, de tal forma que la presión sobre la compuerta es
aceptable para los mecanismos normales de apertura, tales como
volantes con astago roscado (lámina 2) .
Lámina 12. ompuerta rectangular
* . - . , • * * f t f t -.'
. í ' » ' * - \
ft •, * » - J \ ,'%ft
~^1
ti El
1.3.3 Calibración de ompuertas radiales ectangulares.
La calibración de la compuerta la debe realizar, de preferencia,
un xperto y demás se equiere:
- Conocer la peración ecánica de la ompuerta.
- anejar el étodo de foro on olinete.
- ener olinete erificado lectromecánicamente y alibrado
hidráulicamente (contar on a cuación ctual el olinete,
es naceptable sar cuaciones e ábrica e
ibliografía).
26
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- Tener la brigada de apoyo para realizar las aperturas y
cierres necesarios en las ompuertas.
- Contar con na sección apropiada para realizar los aforos
con olinete.
- ontar on na inta étrica, alizas, ivel fijo, stadal
y materiales ara registros e atos.
Con todo lo anterior, se procede a medir la compuerta para
verificar las dimensiones que deben aparecer en los planos
correspondientes. Luego se realizan aforos variando el gasto de
menor a ayor cuando se están llenando los canales o e mayor a
menor uando se stán aciando idiendo cuidadosamente la arga
de operación; esta carga depende del tipo de descarga de la
compuerta. Cuando descarga libre, la carga se considera aguas
arriba e a ompuerta; ero i escarga hogada, e onsidera omo
la iferencia de irantes aguas rriba y guas bajo.
Con el nivel fijo y estadal, en el caso de que la corriente lo
permita, e erifican as scalas xistentes e oman as argas,
definiendo l ero omo l iso e a ompuerta. osteriormente e
hace na tabla de aforos con las cargas, berturas y astos para
analizarlos. Existen varios étodos para analizar la información
de los foros, ntre os ue estacan el ráfico y l atemático;
además cuentan con la yuda e rogramas y aquetes de ómputo.
a) roceso matemático
La experiencia ha mostrado que la expresión
8
que proporciona el
gasto en rificios:
Q = C A y/2 g h
(1-7)
En la que el gasto (Q) depende del coeficiente de descarga C) ;
área (A) y carga sobre el orificio
h)
uede ser representada
mediante la función empírica del ipo:
0 =
0
a
K
h (1-8)
Que es más fácil de evaluar porque no se requiere el valor del
coeficiente e escarga (C). n sta función l asto (Q) epende
de a arga idráulica (h) guas rriba e a bertura (a) e a
compuerta y demás 6
0
,
1
P>
2
son us arámetros.
'Ver ubcapítulo 2.2
27
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Para btener os arámetros e uede mplear, sí omo n l nciso
1.2.3, l étodo e egresión ineal; ero n ste aso, ediante
la iguiente transformación logarítmica:
ln Q = n
0
n [a]
2
n [h] (1.9)
a.l) Compuerta radial
El cuadro 4 muestra un ejemplo de calibración de una compuerta
radial, ediante el étodo de regresión; con las características
geométricas siguientes: ancho=6.00 m; radio=3.31 m; altura de
apoyo=2.11 .
Cuadro . alibración de na ompuerta radial, ediante regresión
ABERTURA
(m)
0,14
0,15
0,
9
0,32
0,33
0,38
0,72
0,39
0,48
0,52
0,55
0,69
0,70
0,71
0,87
0,88
1,02
1,04
1,17
1,28
CARGA h
(m)
2,00
2,12
2,51
2, 8
2,50
2,52
1,15
2,49
2,49
2,27
2,45
2,26
2,55
2,54
2,18
2,21
2,24
2,36
2,17
2,22
GASTO Q
(m
3
/s)
3,730
4,557
5,490
8,529
9,094
10,799
11,090
11,343
12,369
13,915
14,580
15,711
18,756
19,015
19,930
20,831
22,924
24,239
25,296
27,214
Ln a)
-1,9661
-1,8971
-1,6607
-1,1394
-1,1087
-0,9676
-0,3285
-0,9416
-0,7340
-0,6539
-0,5978
-0,3711
-0,3567
-0,3425
-0,1393
-0,1278
0,0198
0,0392
0,1570
0,2469
Ln h)
0,6931
0,7514
0,9203
0,7793
0,9163
0,9243
0,1398
0,9123
0,9123
0,8198
0,8961
0,8154
0,9361
0,9322
0,7793
0,7930
0,8065
0,8587
0,7747
0,7975
Ln Q)
1,3164
1,5167
1,7029
2,1435
2,2076
2,3795
2,4060
2,4286
2,5152
2,6330
2,6797
2,7544
2,9315
2,9452
2,9922
3,0364
3,1322
3,1880
3,2306
3,3037
Resultado de la egresión:
Constante: Ln [ñ
Q
]=2,599589 J5
Q
=13.4582
Desv. Est. el error de (Q) st: 0,039702
R cuadrada: 0,995694
Número de bservaciones: 20
Grados de libertad: 17
Coeficientes de (a) h) 13
1
=0,863 B
2
=0,6538
Desv. Est. rror de oeficientes 0,013879 0,052826
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Sustituyendo stos alores e
R,
r
i
1
S>
2
,
n a cuación (1.8), e
obtiene la ecuación válida únicamente para la compuerta radial
considerada:
Q =
3.4582
0
'
8634
0
-
6538
(1.10)
Donde:
Q=Gasto (m
3
/s)
a=abertura (m)
h=carga aguas rriba (m)
Con a cuación nterior, e uede btener na urva arga-gasto,
considerando una abertura (a,,) e la compuerta; para una segunda
abertura (a~) esulta tra urva arga-gasto. ntonces, ara cada
abertura (a) e la compuerta, se iene na curva carga-gasto; s
decir,
ediante la cuación 1.10 se uede
9
enerar na familia de
curvas carga-gasto, en la que el número de curvas depende de la
cantidad de aberturas onsideradas.
En la lámina 13 se tiene una familia de curvas carga-gasto,
obtenidas mediante la ecuación 1.10, considerando diferentes
aberturas de la compuerta radial, estas curvas son válidas
únicamente para la ompuerta considerada y en el rango de aforos
considerado.
Para obtener el asto (Q ), n condiciones diferentes de abertura
(a) arga (h) as el jemplo nterior, e ebe ealizar tra
serie de aforos para el rango equerido y obtener así la función
correspondiente. No se ebe rolongar alguna curva con el fin e
ampliar u ango e uncionamiento, a ue os astos si btenidos
no son onfiables.
Ejemplo: btener l asto ue asa ravés e a ompuerta radial
descrita; i la arga es e 2.3 m la bertura 0.5 m.
Considerando a bertura e a ompuerta, e elecciona a ráfica
correspondiente en a ámina 13 (por er bertura enor e 0.7 m,
13a). n a ráfica seleccionada se ngresa on a arga e .3 ,
desde este punto se traza una línea horizontal hasta la inter
sección con la curva (para a=0.5m) y a partir de este punto se
traza na ertical asta a ntersección on l je orizontal ue
contiene os alores el asto, bteniéndose n asto e 2.8
3
/s.
^Mediante la misma ecuación, también se puede generar una
familia de urvas abertura-gasto, ara iferentes cargas h).
29
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Lamina
3.
urvas arga-gasto ara iferentes berturas
13a.
Aberturas menores de 0.7m
6 8
GASTO (m3/s)
12 14
1 2 3
3 0
ce
<
2 5-
2 04
1 5
J
1
0-
1
13b.
Aberturas mayores de 0.6m
a^O
m
a = 0
^
a = p £ m a-YOm
s
/
/ / / a?tl 1m
/ / , '
. / /
/
/ / /
a=1 3m
/ •
/ / / / /
/
y
/
/ / y
S
y
y
S
s
s ' Jf /•
/
s s y' s-
/ y
y y .y
/
s ' s .y
s
s y
y
- t -
- t -
0 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
GASTO (m3/s)
3 0
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S u s t i t u y e n d o l a c a r g a d e 2 . 3 m
e c u a c i ó n 1 . 1 0 r e s u l t a e l g a s t o :
y l a a b e r t u r a d e 0 . 5 m e n l a
O =
1 3 . 4 5 8 2 ( 0 . 5 )
0 . 8 6 3 4
( 2 . 3 )
0 . 6 5 3 8
_
= 1 2 . 7 5 2
m
2
/s
Para obtener la ariación del gasto estimado respecto al aforado
se iene la iguiente expresión:
Qe - Qa
Qa
100
Donde:
%
var
=porcentaje e ariación.
Qe=Gasto estimado (mediante ecuación empírica)
Qa=Gasto aforo (experimental)
El cuadro 5 uestra el orcentaje de ariación obtenido mediante
esta última ecuación; el gasto estimado mediante la función
empírica (Ec. .10) se proxima astante ien al forado.
Cuadro 5. Porcentaje de ariación del gasto estimado respecto al
de aforo
GASTO
Qa
3,730
4,557
5,490
8,529
9,094
10,799
11,090
11,343
12,369
13,915
14,580
15,711
18,756
19,015
19,930
20,831
22,924
24,239
25,296
27,214
(m3/s)
Qe
3,877
4,275
5,855
8,375
9,406
10,680
11,104
10,837
12,965
13,078
14,429
16,648
18,240
18,417
19,863
20,240
23,195
24,406
25,576
28,054
% RESPECTO
Qa
4,0
-6,2
6,7
-1,8
3,4
-1,1
0,1
-4,5
4,8
-6,0
-1,0
6,0
-2,8
-3,1
-0,3
-2,8
1,2
0,7
1,1
3,1
31
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a.2) Compuerta rectangular
Para calibrar una compuerta de este tipo, se puede emplear el
método descrito para la compuerta radial, considerando de igual
forma los alores de bertura, arga asto.
b) Proceso gráfico
Este proceso se puede aplicar a ambos tipos de compuertas y se
describe ampliamente en l apítulo .
32
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2 MÉTODOS DE FORO PARA CANALES OMAS PARCELARIAS
Al entregar agua de a ed ayor a la ed enor, los astos
hidráulicos que e onducen son ada
ez
enores, asta llegar
gastos equeños
ue
ermiten
l
so
e
structuras speciales omo
vertedores, rificios
tros edidores e asto. stas structuras
aforadoras e asan n l uncionamiento e
na
ección idráulica
conocida y calibrada, de anera que on ólo conocer la arga
hidráulica e peración e onoce l asto
ue
asa
or
a ección.
2.1 Aforo
con
ertedores
Los ertedores
on
berturas (escotaduras) racticadas en
a
ared
de n ecipiente o n
na
antalla, olocada de
al
orma uese
interpone
al
aso
de na
orriente
de
gua.
Por u
orma,
os
vertedores ás omunes son: ectangular, riangular, trapezoidal
y parabólico (lámina 4) .
Lámina
14.
escripción del scurrimiento y partes que ntegran
un vertedor
CONTRACCIÓN
LONGITUD DE CRESTA LATERAL
L
CRESTA - S
z
^ ^ ^ - - Z ^ ' ^ ^ ^ r - — — • PLANTILLADEL
, ESCALA BORDO LIBRE
V
/ 1
w
ABATIMIENTO DE
LA VENA LIQUIDA
TyyWn
C A N A L ,
yTyyyyyyyy-yyyyyyyyyyy/yyyZ^yy
a) Sección transversal
yssssssy/sssssssyy
d > 4 h
VENA LIQUIDA
b) Elevació n
Se ienen
dos
ipos de ertedores, e resta delgada y e resta
ancha.
Silos
aludes
y el
fondo
dela
orriente
o
canal
se
encuentran bastante lejos
del
perímetro
de la
abertura
del
vertedor, las artículas de gua se proximan ala bertura n
trayectorias convergentes esde odas irecciones, ontinúan u
recorrido hasta cierta distancia en trayectorias curvilíneas
después de ruzar la bertura, provocando la ontracción de a
corriente.
33
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Para asegurarse de que las contracciones en los extremos sean
completas,
las istancias entre los xtremos e a bertura as
paredes laterales del canal no eben ser enores del doble de la
carga de operación del vertedor. Asimismo, para lograr la
contracción completa n la resta ertedora, ebe instalarse ésta
a una altura (W) del triple (3h) de la carga hidráulica del
vertedor, medida desde el fondo o lecho del canal. Cuando la
superficie el gua, guas bajo el ertedor, ermite ue l ire
circule ibremente ajo a ámina ertida, e ice ue l ertedor
descarga libremente.
Los vertedores comunes de cresta delgada son: rectangular,
trapezoidal riangular. ara l uncionamiento decuado e stos
vertedores es ecesario tomar en uenta:
a) La variación de la carga hidráulica debe ser desde 0.061 m
hasta 0.61 m, ara el asto edio.
b) Para vertedores rectangulares o trapezoidales, la carga no
debe ser ayor e n ercio de longitud de la resta (L/3).
c) Los vertedores deben colocarse perpendicu1ármente a la
dirección del flujo n l anal.
d) El anal e cceso ebe er ecto ntes e legar l ertedor
al enos iez eces la longitud de su resta (10L).
e) La cresta y los laterales del vertedor deben ser rectos y
afilados.
La cresta en los vertedores rectangulares y
trapezoidales deben quedar a ivel en us xtremos.
f) Aguas bajo el anal o ebe aber bstáculos que rovoquen
ahogamiento o nmersión e la escarga el ertedor.
Sus imitaciones:
a) Se pierde mucha carga (para evitar que se ahoque) y cuando
hay oca pendiente en el anal no funcionan.
b) No se pueden combinar con estructuras de distribución o
derivación.
c) Cuando hay sedimentos que se depositan en el fondo, se
azolvan y nulifican las condiciones del aforo. Necesitan
mantenimiento
(desazolve).
d) Incrementan los tirantes aguas arriba del vertedor,
aumentando las filtraciones, por generar mayor carga
34
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hidráulica ayor perímetro ojado rea e iltración el
agua.
Para aforar con vertedores se deben cumplir las siguientes
condiciones:
a) La carga (h) de la corriente, se debe medir en una zona de
régimen tranquilo, colocando la escala medidora a una
longitud ínima e uatro eces a arga (4h) guas rriba e
la resta ertedora.
b) Es conveniente que la corriente llegue a la estructura sin
velocidad, aceptando como máximo V=0.40 m/s, en caso
contrario se ealizarán los justes ecesarios.
c) La rofundidad de la antalla ebe er ayor res eces a
carga áxima (3h) obre l ertedor.
2.1.1 Vertedor rectangular
Estos ertedores son as structuras ás suales ara el foro e
canales la recisión con ue se btiene el gasto, e considera
que s uena ara fines rácticos.
Para forar on stos ertedores s ecesario onocer: a ongitud
de a resta (L) a arga idráulica obre a resta el ertedor
h)
ara determinar dicha carga, generalmente se mide con una
escala raduada aguas rriba el ertedor na istancia (d) ue
puede ariar esde asta 10 eces la arga (lámina 15). l cero
de la escala debe quedar al ivel de la resta del ertedor para
evitar que a edición en sta e ea fectada or l abatimiento
(e) e la ena líquida del gua sobre la cresta. Las expresiones
propuestas or rancis ara ertedores son:
Sin ontracción lateral.
Q =
.84
L
1
-
5
(2.1)
Con ontracción lateral.
Q = .84 (L - .2 h) h
1
-
5
(2.2)
En las que la longitud de cresta (L) carga (h) deben darse en
metros para obtener l asto (Q) n
3
/s.
Estas ecuaciones se han tabulado y graficado para diferentes
longitudes e resta; a cuación .1, n l uadro ámina 6,
mientras que la cuación 2.2, n l uadro 7 lámina 7.
35
8/15/2019 IMTA_028.pdf
http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 45/145
Lámina 15. ertedor rectangular con scala graduada aguas arriba
Ejemplo: e a nstalado n ertedor ectangular on ontracciones
con 0.8 m de longitud de cresta en n anal rectangular de 1.2 m
de ncho. Cuál s l asto ue asa or l ertedor ara na arga
aguas arriba de 0.37 m?
Como a ongitud e resta s enor ue l ncho el anal e iene
un ertedor con ontracciones laterales.
Se considera la tabla de gastos para vertedores con contracción
(cuadro 7 ) , e ingresa en la rimer columna con la arga de 0.37
m, para desplazarse horizontalmente hasta la columna
correspondiente a la longitud de cresta de 0.8 m, resultando un
gasto e 0.301 m
3
/s
Por edio e la urva (lámina 17b) e ocaliza la arga e 0.37 m
en el eje horizontal. partir de este punto se traza una línea
vertical asta la ntersección on a urva orrespondiente a 0.8
m, de longitud de cresta y desde este punto se traza una línea
horizontal,
asta l je ertical esultando n asto e .3
0
3
/s
36
8/15/2019 IMTA_028.pdf
http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 46/145
Cuadro . asto ara ertedor ectangular, in ontracción m
3
/s)
CARGA
h Cm)
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.20
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
0.29
0.30
0.31
0.32
0.33
0.34
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
0.40
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
0.51
0.52
0.53
0.54
0.55
0.56
0.57
0.58
0.59
0.60
0.40
0,011
0,014
0,017
0,020
0,023
0,027
0,031
0,034
0,039
0,043
0,047
0,052
0,056
0,061
0,066
0,071
0,076
0,081
0,087
0,092
0,098
0,103
0,109
0,115
0,121
0,127
0,133
0,140
0,146
0,152
0,159
0,166
0,172
0,179
0,186
0,193
0,200
0,208
0,215
0,222
0,230
0,237
0,245
0,252
0,260
0,268
0,276
0,284
0,292
0,300
0,308
0,317
0,325
0,334
0,342
0.50
0,014
0,017
0,021
0,025
0,029
0,034
0,038
0,043
0,048
0,053
0,059
0,064
0,070
0,076
0,082
0,089
0,095
0,101
0,108
0,115
0,122
0,129
0,136
0,144
0,151
0,159
0,167
0,174
0,182
0,190
0,199
0,207
0,216
0,224
0,233
0,242
0,250
0,259
0,269
0,278
0,287
0,296
0,306
0,316
0,325
0,335
0,345
0,355
0,365
0,375
0,386
0,396
0,406
0,417
0,428
0.60
0,016
0,020
0,025
0,030
0,035
0,040
0,046
0,052
0,058
0,064
0,071
0,077
0,084
0,091
0,099
0,106
0,114
0,122
0,130
0,138
0,146
0,155
0,164
0,172
0,181
0,191
0,200
0,209
0,219
0,229
0,238
0,248
0,259
0,269
0,279
0,290
0,300
0,311
0,322
0,333
0,344
0,356
0,367
0,379
0,390
0,402
0,414
0,426
0,438
0,450
0,463
0,475
0,488
0,500
0,513
0.70
0.019
0,024
0,029
0,035
0,041
0,047
0,054
0,060
0,067
0,075
0,0S2
0,090
0,098
0,107
0,115
0,124
0,133
0,142
0,151
0,161
0,171
0,181
0,191
0,201
0,212
0,222
0,233
0,244
0,255
0,267
0,278
0,290
0,302
0,314
0,326
0,338
0,351
0,363
0,376
0,389
0,402
0,415
0,428
0,442
0,455
0,469
0,483
0,497
0,511
0,525
0,540
0,554
0,569
0,584
0,599
LONGITUD CRESTA (m)
0.80
0,022
0,027
0,033
0,040
0,047
0,054
0,061
0,069
0,077
0,086
0,094
0,103
0,112
0,122
0,132
0,142
0,152
0,162
0,173
0,184
0,195
0,207
0,218
0,230
0,242
0,254
0,266
0,279
0,292
0,305
0,318
0,331
0,345
0,359
0,372
0,386
0,401
0,415
0,430
0,444
0,459
0,474
0,490
0,505
0,520
0,536
0,552
0,568
0,584
0,600
0,617
0,633
0,650
0,667
0,684
1.00
0,027
0,034
0,042
0,050
0,058
0,067
0,076
0,086
0,096
0,107
0,118
0,129
0,141
0,152
0,165
0,177
0,190
0,203
0,216
0,230
0,244
0,258
0,273
0,287
0,302
0,318
0,333
0,349
0,365
0,381
0,397
0,414
0,431
0,448
0,465
0,483
0,501
0,519
0,537
0,555
0,574
0,593
0,612
0,631
0,651
0,670
0,690
0,710
0,730
0,751
0,771
0,792
0,813
0,834
0,855
1.20
0,032
0,041
0,050
0,060
0,070
0,081
0,092
0,103
0,116
0,128
0,141
0,155
0,169
0,183
0,197
0,212
0,228
0,244
0,260
0,276
0,293
0,310
0,327
0,345
0,363
0,381
0,400
0,419
0,438
0,457
0,477
0,497
0,517
0,538
0,559
0,580
0,601
0,623
0,644
0,667
0,689
0,711
0,734
0,757
0,781
0,804
0,828
0,852
0,876
0,901
0,925
0,950
0,975
1,001
1,026
1.40
0,038
0,048
0,058
0,070
0,081
0,094
0,107
0,121
0,135
0,150
0,165
0,181
0,197
0,213
0,230
0,248
0,266
0,284
0,303
0,322
0,342
0,361
0,382
0,402
0,423
0,445
0,466
0,488
0,511
0,533
0,556
0,580
0,603
0,627
0,652
0,676
0,701
0,726
0,752
0,778
0,804
0,830
0,857
0,884
0.911
0,938
0,966
0,994
1,022
1,051
1,080
1,109
1,138
1,167
1,197
1.60
0,043
0,055
0,067
0,079
0,093
0,107
0,122
0,138
0,154
0,171
0,188
0,206
0,225
0,244
0,263
0,283
0,304
0,325
0,346
0,368
0,390
0,413
0,436
0,460
0,484
0,508
0,533
0,558
0,584
0,610
0,636
0,663
0,690
0,717
0,745
0,773
0,801
0,830
0,859
0,889
0,918
0,949
0,979
1,010
1,041
1,072
1,104
1,136
1,166
1,201
1,234
1,267
1,300
1,334
1,368
1.80
0,049
0,061
0,075
0,089
0,105
0,121
0,138
0,155
0,173
0,192
0,212
0,232
0,253
0,274
0,296
0,319
0,342
0,365
0,389
0,414
0,439
0,465
0,491
0,517
0,544
0,572
0,600
0,628
0,657
0,686
0,715
0,745
0,776
0,807
0,838
0,869
0,901
0,934
0,967
1,000
1,033
1,067
1,101
1,136
1,171
1,206
1,242
1,278
1,314
1,351
1,388
1,425
1,463
1,501
1,539
37
8/15/2019 IMTA_028.pdf
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Cuadro . asto ara ertedor ectangular, on ontracción m
3
/s)
CARGA
h
<m>
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.20
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
0.29
0.30
0.31
0.32
0.33
0.34
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
0.40
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
0.51
0.52
0.53
0.54
0.55
0.56
0.57
0.58
0.59
0.60
0.40
0,010
0,013
0,016
0,019
0,022
0,025
0,029
0,032
0,036
0,040
0,043
0,047
0,051
0,055
0,059
0,063
0,068
0,072
0,076
0,081
0,085
0,089
0,094
0,098
0,103
0,107
0,112
0,117
0,121
0,126
0,130
0,135
0,140
0,144
0,149
0,154
0,158
0,163
0,168
0,172
0,177
0,181
0,186
0,191
0,195
0,200
0,204
0,209
0,213
0,218
0,222
0,226
0,231
0,235
0,239
0.50
0,013
0,017
0,020
0,024
0,028
0,032
0,036
0,041
0,045
0,050
0,055
0,060
0,065
0,070
0,076
0,081
0,087
0,092
0,098
0,104
0,109
0,115
0,121
0,127
0,133
0,139
0,145
0,151
0,158
0,164
0,170
0,176
0,183
0,189
0,196
0,202
0,208
0,215
0,221
0,228
0,234
0,241
0,247
0,254
0,260
0,267
0,273
0,280
0,286
0,293
0,299
0,306
0,312
0,319
0,325
0.60
0,016
0,020
0,024
0,029
0,034
0,039
0,044
0,050
0,055
0,061
0,067
0,073
0,079
0,086
0,092
0,099
0,106
0,112
0,119
0,127
0,134
0,141
0,148
0,156
0,163
0,171
0,179
0,186
0,194
0,202
0,210
0,218
0,226
0,234
0,242
0,250
0,258
0,267
0,275
0,283
0,292
0,300
0,308
0,317
0,325
0,334
0,342
0,351
0,359
0,368
0,376
0,385
0,393
0,402
0,410
0.70
0,019
0,023
0,028
0,034
0,040
0,046
0,052
0,058
0,065
0,072
0,079
0,086
0,093
0,101
0,109
0,117
0,125
0,133
0,141
0,150
0,158
0,167
0,176
0,184
0,193
0,203
0,212
0,221
0,231
0,240
0,250
0,259
0,269
0,279
0,289
0,299
0,309
0,319
0,329
0,339
0,349
0,359
0,370
0,380
0,390
0,401
0,411
0,422
0,432
0,443
0,453
0,464
0,475
0,485
0,496
LONGITUD CRESTA (m)
0.80
0,021
0,027
0,033
0,039
0,045
0,052
0,059
0,067
0,074
0,082
0,090
0,099
0,107
0,116
0,125
0,134
0,144
0,153
0,163
0,173
0,182
0,193
0,203
0,213
0,224
0,234
0,245
0,256
0,267
0,278
0,289
0.301
0,312
0,324
0,335
0,347
0,359
0,370
0,382
0,394
0,406
0,419
0,431
0,443
0,455
0,468
0,480
0,493
0,505
0,518
0,531
0,543
0,556
0,569
0,582
1.00
0,027
0,034
0,041
0,049
0,057
0,066
0,075
0,084
0,094
0,104
0,114
0,125
0,135
0,147
0,158
0,170
0,182
0,194
0,206
0,219
0,231
0,244
0,257
0,271
0,284
0,298
0,312
0,326
0,340
0,354
0,369
0,383
0,398
0,413
0,428
0,443
0,459
0,474
0,490
0,505
0,521
0,537
0,553
0,569
0,585
0,602
0,618
0,635
0,651
0,668
0,685
0,702
0,718
0,735
0,753
1.20
0,032
0,040
0,049
0,059
0,069
0,079
0,090
0,101
0,113
0,125
0,138
0,150
0,164
0,177
0,191
0,205
0,219
0,234
0,249
0,265
0,280
0,296
0,312
0,328
0,345
0,361
0,378
0,396
0,413
0,431
0,448
0,466
0,484
0,503
0,521
0,540
0,559
0,578
0,597
0,617
0,636
0,656
0,676
0,695
0,716
0,736
0,756
0,777
0,797
0,818
0,839
0,860
0,881
0,902
0,924
1.40
0,038
0,047
0,058
0,069
0,080
0,093
0,105
0,119
0,132
0,146
0,161
0,176
0,192
0,208
0,224
0,240
0,257
0,275
0,292
0,311
0,329
0,347
0,366
0,386
0,405
0,425
0,445
0,465
0,486
0,507
0,528
0,549
0,571
0,592
0,614
0,637
0,659
0,682
0,705
0,728
0,751
0,774
0,798
0,822
0,846
0,870
0,894
0,919
0,943
0,968
0,993
1,018
1,044
1,069
1,095
1.60
0,043
0,054
0,066
0,079
0,092
0,106
0,121
0,136
0,152
0,168
0,185
0,202
0,220
0,238
0,257
0,276
0,295
0,315
0,336
0,357
0,378
0,399
0,421
0,443
0,466
0,488
0,512
0,535
0,559
0,583
0,607
0,632
0,657
0,682
0,708
0,733
0,759
0,786
0,812
0,839
0,866
0,893
0,920
0,948
0,976
1,004
1,032
1,061
1,089
1,118
1,147
1,177
1,206
1,236
1,266
1.80
0,048
0,061
0,074
0,089
0,104
0,119
0,136
0,153
0,171
0,189
0,208
0,228
0,248
0,269
0,290
0,311
0,333
0,356
0,379
0,403
0,426
0,451
0,475
0,501
0,526
0,552
0,578
0,605
0,632
0,659
0,687
0,715
0,743
0,772
0,801
0,830
0,859
0,889
0,919
0,950
0,980
1,011
1,043
1,074
1,106
1,138
1,170
1,203
1,235
1,268
1,302
1,335
1,369
1,403
1,437
38
8/15/2019 IMTA_028.pdf
http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 48/145
Lamina 16. urvas carga-gasto para vertedores rectangulares sin
contracción ateral
16aLongitudCresta L) mayordeo9m
m
E
o
1 oo-
L= i cm
Carga m)
16bLongitudCresta L) meno r
efe
09m
L»oem
L-o*n
Carga m)
39
8/15/2019 IMTA_028.pdf
http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 49/145
Lámina 17. urvas carga-gasto para ertedores rectangulares con
contracción ateral
17aLongitudCresta L)mayorde09m
Carga m)
17bLongitudCresta (L)menorde09m
m
E
%
Carga m)
4 0
8/15/2019 IMTA_028.pdf
http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 50/145
En la lámina 18 se muestra el Nomograma de Francis, que sirve
únicamente para encontrar el gasto en ertedores con contracción
lateral.
Considerando el ejemplo anterior, se puede obtener el gasto
mediante el Nomograma de Francis (lámina 18) y se procede de la
siguiente anera:
Se localiza el alor de la longitud de cresta de 0.8 m en el eje
derecho, el valor de la carga de 0.37 m en la línea curva, se
unen los os untos ediante una ínea ecta, a ual e rolonga
hasta a ntersección on l je zquierdo, n l ue e ncuentran
los alores e asto, esultando 0.3
5
3
/s.
Este esultado es astante aproximado os btenidos ediante l
cuadro 7 ámina 17b
2.1.2 Vertedor rectangular Guamúchil
El ertedor ectangular uamúchil s e resta elgada e nstala
a la salida de las tomas granja, con una pantalla antes de la
cresta ertedora, a ual bliga educir a elocidad e legada
del gua educe as ariaciones e ivel or as urbulencias
oleajes ue e forman a alida e as omas. as imensiones
forma e nstalar a structura a alida e as omas e ndica
en la ámina 9.
El gasto epende del tipo de ertedor; si no tiene contracciones
laterales, e mplea a cuación .1; i as iene, a cuación .2
Ejemplo: se ha instalado un vertedor rectangular Guamúchil (sin
contracción) n n anal ectangular e .4 e ncho. Qué asto
pasa or l ertedor, ara na carga aguas rriba de 0.50 m?
Se considera la tabla de gastos para vertedores sin contracción
(cuadro 6 ) , e ingresa en la rimer columna con la arga de 0.50
m, para desplazarse horizontalmente hasta la columna
correspondiente a la longitud de cresta de 1.4 m, resultando un
gasto e 0.911 m
3
/s
Por edio e la urva (lámina 16a) e ocaliza la arga e 0.50 m
en el eje horizontal, a artir de este punto se traza una línea
vertical hasta la intersección con a urva orrespondiente a 1.4
m de longitud de cresta, y desde este punto se traza una 1 nea
horizontal asta l je ertical esultando n asto e .910 m
3
/s
41
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http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 51/145
Lámina 18. omograma de rancis ara ertedores ectangulares on
contracción lateral
&
(H>
Q.30S
(L)
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.S
42
8/15/2019 IMTA_028.pdf
http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 52/145
s
üB(
0
d
o
o
f
0
M0
1
1
<
c
>
C
•
H
S
•
d
a
S
u
oÜ
T
4
8/15/2019 IMTA_028.pdf
http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 53/145
2.1.3 Vertedor trapezoidal Cipolletti
Este ertedor (lámina 0) ue esarrollado or ipolletti l ratar
de compensar las contracciones laterales con una ampliación
progresiva del nivel de la ena líquida; onsiste en una sección
transversal trapecial de talud 1 horizontal a 4 vertical. Se
considera como una combinación de los vertedores rectangular y
triangular, por lo que la expresión del gasto se obtiene de la
combinación de las fórmulas de stos.
Lámina 20. ertedor trapezoidal Cipolletti
<&V
44
8/15/2019 IMTA_028.pdf
http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 54/145
Mediante ste ertedor
se
ide
l
ismo ango
e
astos
ue on os
rectangulares, ara
as
ismas ongitudes
e
resta, ero
on
ayor
dificultad
de
construcción;
si no se
requieren mediciones
muy
precisas
noes
ecomendable
su
onstrucción.
Las fórmulas ara obtener
el
asto
sonlas
iguientes:
Sin elocidad
de
legada
Q .86 L h
1
-
5
(2.3)
esta fórmula
es
álida
sise
cumple:
0.08 .60
30
0
a
>
L
> h
W
> h
Con elocidad
de
legada.
0=1.86
(ü
+
V^Y (
2
4
>
La elocidad
de
legada
se
ide aguas rriba
del
ertedor
con a
expresión:
V =
-2 (2.5)
A
Para facilitar
los
cálculos,
en el
cuadro
8 y
lámina
21 se
presentan
los
astos ara arias longitudes
de
resta.
Ejemplo: Se
iene
un
anal rectangular
enelque e a
instalado
un vertedor trapezoidal
con una
longitud
de
cresta
de 0.80 m.
Encontrar
el
asto ara
una
arga
de
.3
Considerando
el
uadro
8y
rocediendo
de
gual forma
queenlos
ejemplos anteriores
se
btiene
un
asto
de .335
3
/
s
-
Mediante
la
curva (lámina 2 b), procediendo
de
forma análoga,
resulta
un
asto
de .330
3
/
s
-
45
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http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 55/145
Cuadro . asto ara ertedores ipolletti m
5
/s)
CARGA
h
Cm)
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
O.K
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.20
0.21
0.22
0.23
0.21
0.25
0.26
0.27
0.28
0.29
0.30
0.31
0.32
0.33
0.34
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
0.40
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
0.51
0.52
0.53
0.54
0.55
0.56
0.57
0.58
0.59
0.60
0,30
0,008
0,010
0,013
0,015
0,018
0,020
0,023
0,026
0,029
0,032
0,036
0,039
0,043
0,046
0,050
0,054
0,058
0,062
0,066
0,070
0,074
0,078
0,083
0,087
0,092
0,096
0,101
0,106
0,111
0,116
0,121
0,126
0,131
0,136
0,141
0,146
0,152
0,157
0,163
0,168
0,174
0,180
0,186
0,191
0,197
0,203
0,209
0,215
0,221
0,228
0,234
0,240
0,246
0,253
0,259
0,40
0,011
0,014
0,017
0,020
0,024
0,027
0,031
0,035
0,039
0,043
0,048
0,052
0,057
0,062
0,067
0,072
0,077
0,082
0,087
0,093
0,099
0,104
0,110
0,116
0,122
0,128
0,135
0,141
0,147
0,154
0,161
0,167
0,174
0,181
0,188
0,195
0,203
0,210
0,217
0,225
0,232
0,240
0,247
0,255
0,263
0,271
0,279
0,287
0,295
0,303
0,312
0,320
0,329
0,337
0,346
0,50
0,014
0,017
0,021
0,025
0,029
0,034
0,039
0,044
0,049
0,054
0,060
0,065
0,071
0,077
0,083
0,089
0,096
0,103
0,109
0,116
0,123
0,130
0,138
0,145
0,153
0,161
0,168
0,176
0,184
0,193
0,201
0,209
0,218
0,227
0,235
0,244
0,253
0,262
0,271
0,281
0,290
0,300
0,309
0,319
0,329
0,339
0,349
0,359
0,369
0,379
0,390
0,400
0,411
0,421
0,432
0,60
0,016
0,021
0,025
0,030
0,035
0,041
0,046
0,052
0,058
0,065
0,071
0,078
0,085
0,092
0,100
0,107
0,115
0,123
0,131
0,140
0,148
0,157
0,165
0,174
0,183
0,193
0,202
0,212
0,221
0,231
0,241
0,251
0,261
0,272
0,282
0,293
0,304
0,315
0,326
0,337
0,348
0,360
0,371
0,383
0,395
0,406
0,418
0,431
0,443
0,455
0,468
0,480
0,493
0,506
0,519
LONGITUD CRESTA
0.80
0,022
0,028
0,034
0,040
0,047
0,054
0,062
0,070
0,078
0,086
0,095
0,104
0,114
0,123
0,133
0,143
0,154
0,164
0,175
0,186
0,197
0,209
0,220
0,232
0,245
0,257
0,269
0,282
0,295
0,308
0,321
0.335
0,349
0,362
0,376
0,391
0,405
0,420
0,434
0,449
0,464
0,479
0,495
0,510
0,526
0,542
0,558
0,574
0,590
0,607
0,624
0,640
0,657
0,674
0,692
1,00
0,027
0,034
0,042
0,050
0,059
0,068
0,077
0,087
0,097
0,108
0,119
0,130
0,142
0,154
0,166
0,179
0,192
0,205
0,219
0,233
0,247
0,261
0,276
0,290
0,306
0,321
0,337
0,353
0,369
0,385
0,402
0,419
0,436
0,453
0,471
0,488
0,506
0,524
0,543
0,561
0,580
0,599
0,619
0,638
0,658
0,677
0,697
0,718
0,738
0,759
0,779
0,800
0,822
0,843
0,864
(m)
1,20
0,033
0,041
0,051
0,060
0,071
0,081
0,093
0,105
0,117
0,130
0,143
0,156
0,170
0,185
0,200
0,215
0,230
0,246
0,262
0,279
0,296
0,313
0,331
0,349
0,367
0,385
0,404
0,423
0,442
0,462
0,482
0,502
0,523
0,544
0,565
0,586
0,608
0,629
0,651
0,674
0,696
0,719
0,742
0,766
0,789
0,813
0,837
0,861
0,886
0,910
0,935
0,961
0,986
1,012
1,037
1,40
0,038
0,048
0,059
0,070
0,082
0,095
0,108
0,122
0,136
0,151
0,167
0,183
0,199
0,216
0,233
0,251
0,269
0,287
0,306
0,326
0,345
0,365
0,386
0,407
0,428
0,449
0,471
0,494
0,516
0,539
0,562
0,586
0,610
0,634
0,659
0,684
0,709
0,734
0,760
0,786
0,812
0,839
0,866
0,893
0,921
0,948
0,976
1,005
1,033
1,062
1,091
1,121
1,150
1,180
1,210
1,60
0,044
0,055
0,067
0,080
0,094
0,109
0,124
0,139
0,156
0,173
0,190
0,209
0,227
0,246
0,266
0,286
0,307
0,328
0,350
0,372
0,395
0,418
0,441
0,465
0,489
0,514
0,539
0,564
0,590
0,616
0,643
0,670
0,697
0,725
0,753
0,781
0,810
0,839
0,869
0,898
0,928
0,959
0,990
1,021
1,052
1,084
1,116
1,148
1,181
1,214
1,247
1,281
1,315
1,349
1,383
1,80
0,049
0,062
0,076
0,090
0,106
0,122
0,139
0,157
0,175
0,195
0,214
0,235
0,256
0,277
0,299
0,322
0,345
0,369
0,394
0,419
0,444
0,470
0,496
0,523
0,550
0,578
0,606
0,635
0,664
0,693
0,723
0,754
0,784
0,815
0,847
0,879
0,911
0,944
0,977
1,011
1,045
1,079
1,113
1,148
1,184
1,219
1,255
1,292
1,329
1,366
1,403
1,441
1,479
1,517
1,556
46
8/15/2019 IMTA_028.pdf
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Lamina 1. urvas arga-gasto ara ertedores ipolletti
21 a Longitu d Cresta (L) mayo r de 0 9m
L= 1 OTl
L = 1 j m
L=1 a t i
CARGA m)
21
b Longitu d Cres ta (L) menor de 0.9m
L=o.sm
L=aan
CARGA (m) 0.3?
4 7
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2.1.4 Vertedor triangular
Los vertedores triangulares son apropiados para medir gastos
pequeños. n stos e oma n uenta solamente a arga idráulica
(h) y el ángulo de abertura del vertedor; por razones prácticas
puede ser e 0° o 0". stos ertedores son fáciles e construir
y pueden ser de diversos ateriales: aluminio, fierro, oncreto,
o de na combinación de stos.
Se uede onstruir n ertedor sencillo e a iguiente forma: n
una abla e ace na bertura riangular, on na ámina e etal
montada con el ángulo deseado (60° o 0° ), omplementada con na
escala raduada n entímetros, ue e oloca erticalmente aguas
arriba el ertedor (lámina 2).
La^
;
na 22. ertedor triangular
48
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La xpresión ara obtener el asto n n ertedor riangular está
dada or:
Q = C h
5
'
2
Donde: Q=Gasto (m
3
/s)
h=Carga sobre l értice (m)
C=Coeficiente de escarga (adimensional)
El oeficiente (C) epende, ntre tros actores, el ngulo n l
vértice del vertedor. Según BARR las ecuaciones para obtener el
gasto on:
Para 60°
Q =
.81
h
2
-
5
(2-6)
Para
9 °
Q
.4
h
2.5 (2.7)
En el cuadro 9 se han tabulado las ecuaciones anteriores, para
diferentes alores e carga e an raficado en la ámina 23
Ejemplo: e a nstalado n ertedor riangular e 0° e bertura
en l ren e na arcela. btener l asto, i e iene na arga
de 15 m obre el értice del ertedor.
Considerando el uadro 9, se ingresa en la rimer columna con la
carga de 0.15 m hasta la columna correspondiente a 90°, l gasto
que esulta es e 0.012
3
/s.
En a ámina 23 e ngresa n l je ertical con a arga e 0.15
m; a artir de este unto se raza una línea horizontal hasta la
intersección con a urva orrespondiente a 0° n ste unto e
traza na ertical asta l je orizontal, esultando n asto e
0.012 m
3
/s
49
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Cuadro . asto ara ertedores riangulares, bertura 0
u
0'
m
3
/s)
CARGA
h
(m)
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.20
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
0.29
0.30
0.31
0.32
0.33
0.34
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
0.40
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
0.51
0.52
0.53
0.54
0.55
0.56
0.57
0.58
0.59
0.60
60°
0,000
0,001
0,001
0,001
0,002
0,003
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
0,008
0,010
0,011
0,013
0,014
0,016
0,018
0,021
0,023
0,025
0,028
0,031
0,034
0,037
0,040
0,043
0,047
0,051
0,055
0,059
0,063
0,067
0,072
0,077
0,082
0,087
0,093
0,098
0,104
0,110
0,116
0,123
0,129
0,136
0,143
0,150
0,158
0,166
0,174
0,182
0,190
0,199
0,208
0,217
0,226
ABERTURA
90°
0,001
0,001
0,002
0,003
0,003
0,004
0,006
0,007
0,009
0,010
0.012
0,014
0,017
0,019
0,022
0,025
0,028
0.032
0,036
0,040
0,044
0,048
0,053
0,058
0,063
0,069
0,075
0,081
0,088
0,094
0,101
0,109
0,117
0,125
0,133
0,142
0,151
0,160
0,170
0,180
0,190
0,201
0,212
0,223
0,235
0,247
0,260
0,273
0,286
0,300
0,314
0,329
0,343
0,359
0,374
0,390
50
8/15/2019 IMTA_028.pdf
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Lámina 3. urvas arga-gasto ara ertedores riangulares
Verte dor Triangular
U l
0.00 * 0.02
0.1312
0.04 0.06 0.08 0.10
0.12
0.14 0.16 0.18 0.20
Gasto m3/S
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2.2 Aforo con rificios ompuertas calibradas
Un rificio es na bertura n a ared de n eposito o antalla
de erímetro errado orma ircular, ectangular, uadrada, tc.,
que da paso al flujo de agua. Para que funcione como tal, la
superficie el gua iempre ebe ebasar l orde uperior e sta,
de o ontrario uncionara omo i uera n ertedor. e onsideran
orificios:
ompuertas n eneral, álvulas e bras e oma, omas
granja, esagües, tcetera.
Las compuertas son orificios de area hidráulica regulable; la
derivación del agua de los anales rincipales a las arcelas de
los gricultores e ealiza ravés e ompuertas bicadas n os
canales aterales ublaterales; a ayoría e stas on el ipo
deslizante, simples obles, ara facilitar la edición el agua
entregada en la egadera.
Los orificios normalmente utilizados en la edición son de forma
regular, colocados en un plano vertical perpendicular a la
trayectoria del flujo. En todo tipo de aberturas se aplican los
mismos rincipios fundamentales.
Al flujo ue asa or n rificio se e lama ena líquida a
altura el anto el flujo ue roduce la escarga se e enomina
carga h) l plano donde se aloja el orificio generalmente es
vertical.
La escarga puede producirse libremente a la atmosfera
o en forma sumergida hacia aguas bajo.
Se considera que los ordes que forman l erímetro del orificio
son elgados filados. as artículas el iquido n a ercanía
del rificio e ueven n irección l entro el ismo or fecto
de su inercia. n la sección de flujo, a alida del orificio,
el chorro se contrae; este efecto se le llama vena contraída.
Considerando una distribución uniforme de velocidades y que el
plano e eferencia coincida con l entro el rificio, la arga
hidráulica (h) e xpresa como:
2
9
donde s a elocidad edia n l rificio. Ademas e onsideran
despreciables la elocidad de llegada al canal aguas arriba y l
desnivel entre el centro del orificio y el eje de la vena
contraída.
52
8/15/2019 IMTA_028.pdf
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De manera que la ve lo ci d ad e s t á dada po r:
V =
y/2~g~B
que
s
eórica orque
o
onsidera las érdidas
or
ricción,
e
manera que a elocidad real s enor. eneralmente se onsidera
un oeficiente enor a nidad que justa la elocidad orla
pérdida
or
ricción Cf).
El rea idráulica el rificio
s
enor ue
a
eométrica ebido
a
a
ontracción
e a
ena íquida, or o ue
e
ebe jusfar
l
área eométrica ultiplicando or n oeficiente Cv).
El asto
e
stima ediante
a
órmula:
0 =Cf Cv A </2~gH
El roducto e os oeficientes e enomina oeficiente e escarga
(C).
C
Cf Cv
Entonces
l
asto esulta er:
Q = CA -flgñ <
2
)
y además e l p ro d u c to de C y A:
y/2
g h
CA =
Q
(2.9)
En
los
iguientes temas
se
escriben métodos para evaluar
l
coeficiente
de
descarga
(C),
sto mediante
el
proceso
de
"calibración" e a compuerta.
2.2.1 ompuertas eslizantes
Las ompuertas eslizantes
se
san or
o
eneral
n
os anales
laterales
ublaterales.
l
asto
e
alcula ediante
a
órmula
de ontinuidad ue, omo e ndicó, stá n unción el rea e a
sección (A)
e a
elocidad V).
En as ompuertas eslizantes
escarga ibre lámina 4) l asto
se calcula mediante la cuación 2.8; en sta la arga (h) se
considera desde la uperficie del gua hasta el entro de a
abertura
e a
ompuerta.
53
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Lámina 24. ompuerta deslizante a escarga libre
/
bordo de canal
- ^
N A
cv
->.
C\
Si la compuerta descarga ahogada (lámina 25)
se utiliza la
siguiente expresión ara obtener l asto:
Q = CA j 2 g (^ - h
2
)
(2.10)
En la que h. h
2
corresponden a la carga aguas arriba y aguas
abajo e la ompuerta respectivamente.
Lámina 25. ompuerta deslizante a escarga ahogada
Bordo de canal
N A .
54
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2.2.2
ompuertas ipo ayo
Este forador se ompone de na structura que uede onstruirse
de concreto armado
o de
tabique junteado
con
mortero
de
cal-cemento-arena
yde na
ompuerta eslizante
de
adera
de na
pulgada
de
spesor,
con
erforaciones equidistantes cada inco
centímetros.
odas
as
imensiones eben
er
espetadas xcepto
os
espesores e isos uros (lámina 6),
Su alibración
se
fectuó elacionando
los
alores
e a
bertura
(a)
on l
asto
Q) a
arga
h)
stimándola omo
a
iferencia
de
los
iveles
de
gua
ala
ntrada
y
alida
dela
structura.
Generalmente l alor upuesto s enor ue a arga
real,
or o
que
i a
structura rabaja omo rificio hogado
l
oeficiente
de asto en a órmula de rificios es eces ayor a nidad
cuando
o ay
ontracción
n a
ena íquida
ambio
e
irección
en el luj , omo n ste aso.
Cuadro
10.
órmulas ara obtener
el
asto
enuna
ompuerta ipo
Mayo
con
lantilla
de 0 m
RANGO DE BERTURA (m)
desde 0.05 asta 0.15
desde 0.16 asta 0.35
FORMULA
Q =
.01
1
-
1
0
-
5
Q
=
.98
1 2 5
h
0
-
5
Las fórmulas
de la
abla anterior,
quese an
raficado
en a
lámina 7, on álidas nicamente ara la ompuerta alibrada.
Ej
mplo: estimar
el
gasto
que
pasa
a
través
de la
compuerta
anterior ara
na
arga
de .40 na
bertura
e .15
Considerando
la
urva (lámina
7a) e
ngresa
en l je
ertical
con la arga de 0.40 , razando una línea horizontal hasta la
intersección
on a
urva orrespondiente
a
bertura
e .15
y
a
partir
de
este punto
se
traza
una
vertical hasta
eleje
horizontal,
bteniéndose
n
asto
de .237
3
/s
Sustituyendo
a
bertura
e .15
arga
e .40 n a
cuación
para berturas
e
asta
.15
esulta
n
asto
e .236
3
/s.
55
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Lámina 7. urvas arga-gasto ara ompuerta ipo ayo
27aAbe rtura hasta 0 15m
a = Q l 5
Gasto (m3/s)
27b Aber tu ra desde 01 6m hasta0 35m
CO
pi
O
0 1 3
J
Q .1 B O 2 0 O E S O E * 0 . 2 B 0 2 B 0 . 3 0
Gasto (m3/s)
5 7
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2.2.3 Compuertas rectangulares en ocatomas
Este tipo de estructura se instala generalmente en bocatomas
laterales esagües , ormalmente rabaja hogada. n casiones s
difícil saber si descarga libre o ahogada ya que no se puede
observar el agua a la salida del orificio (lámina 28)
Se
recomienda rovocar hogamiento. as edidas ás omunes n etros
de estas estructuras son: 1.22 x 1.22, 1.067 x 1.067 y 0.915 x
0.915.
Lámina 28. ompuerta rectangular en ocatoma
El asto n ondiciones e escarga libre se alcula or edio de
la cuación
(2.8),
onde l oeficiente uede ener alore s esde
0.60 hasta 0.90, según las berturas argas ue e resen ten.
En aso e escarga hogada e plica a cuación (2.10)
n a ue
se onsidera a arga omo a iferencia e iveles e os irantes
aguas arriba (h,) guas abajo h
2
)
Las compuertas de las bocatomas se emplean también como
dispositivos e foro. ara onseguirlo, e equiere "calibrar a
compuerta". omo e ecordará se ienen os étodos ara procesar
la información: l atemático y l ráfico.
58
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Para calibrar la compuerta rectangular se ha empleado el método
matemático, l cual fue escrito en el capítulo anterior para el
calibrado e na compuerta radial.
Se rocede de igual anera, es ecir, se oman lecturas de gasto
(Q),
carga (h) bertura (a ); ara correr con estos alores na
regresión múltiple, siendo el gasto la ariable dependiente y la
carga bertura las ariables independientes.
El cuadro 11 uestra un ejemplo de calibración de una compuerta
rectangular de 0.60 m e ncho, ediante l étodo e egresión.
Cuadro 11. étodo atemático, ompuerta rectangular
Abertura
a(m)
.05
.05
.05
.10
.10
.10
.15
.15
.15
.20
.20
.20
Carga
h(m)
.05
.15
.25
.05
.10
.15
.05
.10
.15
.05
.10
.12
Gasto
Q(m
3
/s)
.01
.02
.03
.03
.05
.06
.06
.09
.11
.09
.13
.14
LN[a]
*i
-2.9957
-2.9957
-2.9957
-2.3026
-2.3026
-2.3026
-1.8971
-1.8971
-1.8971
-1.6094
-1.6094
-1.6094
LN[H]
6
?
-2.9957
-1.8971
-1.3863
-2.9957
-2.3026
-1.8971
-2.9957
-2.3026
-1.8971
-2.9957
-2.3026
-2.1203
LN[QJ
Y
-4.6052
-3.9120
-3.5066
-3.5066
-2.9957
-2.8134
-2.8134
-2.4079
-2.2073
-2.4079
-2.0402
-1.966
Resultado de la egresión.
Constantes 1.8817
Error estandard de
R cuadrada
Número de observaciones
Grados de libertad
Coeficientes X
Error estandard de oef.
1^=1.5293
0.0098
%=
6,
=6.
0
0
=0
0
5649
.0519
.9966
12
9
.6183
.0097
Sustituyendo las onstantes 3
0
, l., i
2
, n la cuación:
Q
G
Pl
h^
59
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se btiene a unción mpírica ue roporciona l asto n unción
de a arga (h) bertura (a), ara la ompuerta ectangular.
Q
= 6
. 5 6 4 9 a
1
-
5293
h
a
-
6ia3
(2.11)
Donde:
Q= asto xn
3
/
s
)
a= bertura ompuerta m)
h= arga guas rriba m)
Esta ecuación se ha graficado para diferentes aberturas de
compuerta en a ámina 9
Lámina 9. urvas arga-gasto ara ompuerta ectangular
0 .25O
aaoo
0 .060 0 .080
Gasto (m3/s)
0.100 T O120
o.uz
0.1.10
Ej
mplo: encontrar el asto que asa a ravés de la ompuerta
rectangular, i e iene na bertura arga e .15 ada na.
Considerando la urva (lámina 29), se ngresa n l je ertical
con la arga de .15 razando una ínea horizontal hasta la
intersección con a urva orrespondiente a bertura e .15
y a partir de este punto se raza una ertical hasta el je
horizontal, bteniéndose n asto e .112
3
/s
60
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Sustituyendo la bertura arga n la cuación 2.11, esulta:
Q
.5649
(0.15)
1
-
5293
(0.15)
0
'
6183
= .112 m
3
/s
Otra forma gráfica de presentar la ecuación 2.11 es mediante un
nomograma que relaciona el asto (Q) on la arga (h) abertura
(a).
En el disco
1
, anexo al presente trabajo, se encuentran los
programas OMO ara astos enores e 00 ps OM02 ara astos
menores e 15 r/s; os uales ermiten generar el omograma para
la función empírica, ados sus arámetros 5
0
,
1
R
¿
.
El programa NOMO genera un nomograma con tres ejes horizontales
(lámina 30 ) ; n el rimero se iene la bertura (a) n cm; en l
segundo el asto (Q) n lps; n l ercero la arga (h) n m.
El rograma NOM02 genera un nomograma con res ejes horizontales
(lámina 3 1 ) ; n l rimero se iene a bertura (a) n oscas; n
el segundo el gasto (Q) en m
3
/s ; ientras que en el tercero la
carga (h) n m.
Para conocer el gasto mediante estos nomogramas se localiza el
valor e la bertura (a) n l rimer je l e la arga (h) n
el ercer eje; e nen stos untos ediante na ínea ecta l
punto de intersección de ésta con el segundó eje proporciona el
gasto.
El omograma e a ámina 0 e a btenido ediante os arámetros
de la cuación 2.11. Si se mplea este omograma para obtener el
gasto,
para cierta abertura y carga, se debe obtener el mismo
resultado que ediante la familia de curvas (lámina 9 ).
Ejemplo: obtener el asto que asa a ravés de la ompuerta para
la abertura y carga del ejemplo anterior, mediante el nomograma
(lámina 0) .
Se ocaliza la bertura (a) e 0.15 m n l rimer je a arga
(h) e 0.15 m n l ercer eje, niendo estos untos ediante una
línea recta, el punto de intersección de ésta y el segundo eje,
resulta un asto e 112 ps.
"También se ncuentra un rograma para realizar la regresión
múltiple.
61
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Lámina 0. omograma uxiliar enerado or l rograma OMO
1
A b e r t u r a
n n a )
i
10
J I L
i i
€ >
20
• in
Caudal en l.p.s (Q)
10
J L
50 10
1
I M I 1¿/I
208 300 335
J J
a i
C O MP U E R T A E C T A N G U L A R
N
O M A
F O R M U L A
E S U E L T A : =
. 5 6 4 9
A
. 52 9 H
A
. 6 1 8 a , ; J ¿ H ; ,
3 / s e g )
1
C a r g a
n n H )
1 0
2 0
J_L
i l i l i l í
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Lámina 1. omograma uxiliar enerado or l rograma 0M02
A b e r t u r a
n
o s c a s
a)
1
5 10 20 30 40
0
0
I L _ J I I I ' l l 1 I I I ' I i I i I i I
C a u d a l
en
n 3 / s e g Q )
_
M
_
0.1 0.5
u
i . l l T. 2.2
i i ' 111 i i i i i i i 1111 m i l i
C OM P UE RTA E N C A NA L L A T E R A L
FORM U LA R E S U E L T A : Q = 0 . 1 0 3 0
a
A
0 . 6 6 2 H
A
0 . 3 8 B Í
a ,
p o s e a s ;
H,
M ;
Q,
w 3 / s e g >
C a r g a e n en H )
1 5 10 20 30 405 60 89 1 0 0
I i I i L_ i I ' I i 11111 li l i l i l i L li l i l
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2.2.4 Compuertas irculares n ocatomas
Estas compuertas también se instalan en bocatomas laterales y
desagües, su funcionamiento es análogo al de las rectangulares
descrito anteriormente. Se pueden calibrar mediante los métodos
matemático y ráfico.
a) étodo matemático
Se ha descrito ampliamente el procedimiento en los temas
anteriores. Por ser el ismo para estas compuertas no se realiza
ejemplo alguno.
b) étodo gráfico
Este se puede emplear para calibrar cualquier tipo de compuerta
rectangular o ircular.
El nomograma empleado en este método (lámina 3 2) , puede
considerarse de uso general en un distrito de riego, abarca la
mayor parte de osibilidades que se resentan en el aforo de na
compuerta:
gastos (Q) esde .05 m
3
/S hasta 43
3
/S
cargas (h) esde .01 m hasta 10
abertura (d) esde .01 m hasta 10
En ste omograma stán igados a bertura e a ompuerta odos
los lementos e a cuación .8, a ue n a isma oja e stán
considerando dos nomogramas diferentes superpuestos: uno para
compuertas egueñas on bertura áxima e (compuertas enores
de 1 ) ; tro para compuertas grandes con berturas mayores de 1
m (compuertas ayores e 1 ) .
Las iferentes escalas empleadas en l omograma:
a) Izquierda
Se ienen os scalas ue orresponden a arga (h ). a ue stá
en entímetros epresenta (h) ara compuertas enores e ". a
que stá n etros epresenta (h) ara compuertas ayores e ".
La escala que está entre las os epresenta la elocidad teórica
(V)
64
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Lámina 2. omograma e so eneral ara alibrar na ompuerta
DISTRITO DE RIEGO N?
UNIDAD ZONA 5EC DE RIEGO CANA L
KM
COMPUERTA TIPO'
1
i—V-
^ v v u \ \ 1 *—*—-*—T— —t—i—
\
—rVrVr-mrm
V ~ T T
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EN
O M P I > E I > T * S M f l l C H E 5
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ESCALAS INaCíDíS PABA li
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4 . 1 1 . I . n . . m I M ' H
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b) Superior
Las os rimeras escalas que representan el asto (Q) e emplean
únicamente para cargas (h) enores de 1 . La rimera representa
el asto n
3
/s nicamente s ara "compuertas ayores e "
la segunda representa el gasto en lps y únicamente se usa en
"compuertas menores de 1 m". La tercer escala representa los
valores de CA que varían desde 0.01 hasta 10 y se utiliza
únicamente en "compuertas enores e 1 ".
c) Derecha
Se tienen dos escalas, ambas representan la abertura (a) de la
compuerta, medida mediante la "altura del vastago" u otro
dispositivo con que se dote la compuerta; la escala que está en
centímetros e mplea ara compuertas enores e ", a ue stá
en etros ara "compuertas ayores de 1 ".
d) Inferior
La primer escala representa los valores de CA para "compuertas
mayores e ". Las os ltimas scalas epresentan el asto (Q)
en m
3
/s y se emplean únicamente para cargas mayores de 1 m, la
segunda e tiliza ólo n compuertas enores e ", a ercera
únicamente en "compuertas ayores de 1 ".
Como se recordará, n la fórmula:
Q =A V 2 g h
El gasto (Q) epende de res ariables: rea (A ), oeficiente de
descarga (C) arga
h)
demás e sto, l rea (A) oeficiente
de descarga (C) dependen de la abertura y geometría de la
compuerta, pudiendo obtenerse como producto para las diferentes
aberturas, en lugar de hacerlo en forma aislada, evitándose
cálculos. os alores e A e btienen ediante a xpresión .9,
para las diferentes aberturas (a) de la compuerta, midiendo el
gasto (Q) la arga (h) omo iferencia de iveles aguas arriba
y abajo e la ompuerta.
Con los valores obtenidos de (CA) se dibuja una curva que es
característica únicamente ara sa ompuerta, iendo as bscisas
los alores de (CA) las ordenadas las aberturas (a) , on esta
gráfica se onocen los alores de A n función e la bertura.
Los alores e CA ueden alcularse fácilmente llenando el uadro
12.
n ste, as os ltimas olumnas orresponden l roducto (CA)
y abertura (a) espectivamente, que sirven para dibujar la curva
66
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característica e a ompuerta ircular, a ual e uede onstruir
de os ormas.
Cuadro 12. eterminación del roducto CA, ompuerta circular
Zona
2
Compuerta
AFORO h.
NUM
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
. (m)
2
0-28
1.21
1-18
1-12
1.09
1-00
0.97
0.96
0.96
0-92
Secc ión de rieg
tipo:
Miller de
h
2
(m)
3
0.68
0.69
0.71
0.73
0.75
0.76
0.78
0.80
0.81
0.83
h
(mj
4 = 2-
0.60
0.52
0.47
0.39
0.34
0.24
0.19
0.16
0.15
0.09
o: 3
<p =
9 1
V
m/s
3 5
3.431
3.194
3.037
2.766
2.582
2.170
1.956
1.772
1.715
1.327
Canal:
cm
Q
m
3
/s
6
0.072
0.099
0.175
0.387
0.671
0.720
0.802
0.879
0.958
1.004
sur km 30+ 000
CA
m
2
a
(cm)
7 = 6/5 8
0.021
0.031
0.058
0.140
0.260
0.345
0.410
0.500
0.560
0.750
3.0
5.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
b.l) Emplear la urva (CA) s. (a)
Después de graficar (CA) n l eje de abscisas y la bertura (a)
en l e rdenadas (lámina 33), con a bertura (a) e ntra n a
gráfica y se conoce el producto (CA); l gasto (Q) se calcula
sustituyendo en la ecuación 2.8 este producto y la carga
h)
medida durante el aforo como la diferencia de tirantes, aguas
arriba (h^ y guas bajo
(h
2
)
Ejemplo:
i n na ompuerta iller e iene na bertura =9.5 m
y una diferencia de tirantes h=33 cm, evaluar el gasto (Q ); on
esta bertura (a) e ngresa n a ráfica (lámina 3) bteniéndose
el roducto CA= 0.055. Sustituyendo A en
c.2.8,
resulta:
Q = C A J2gñ =
.055
/2 1 3
Q=0.1399 m
3
/s 39.9 lps
Este ejemplo se iscute ás mpliamente en l siguiente inciso.
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Lámina
3. ráfica CA) s. a) ela ompuerta ircular
en
03
9.5-*Q
0.000J0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800
0.055
P r o d U C t
° <
CA
>
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b.2) Construir la urva (CA) s. (a) n l omograma.
Para evitar cálculos se construye la curva (CA) s (a) sobre el
nomograma e a ámina 2, esultando n egundo omograma (lámina
34) ue es e so exclusivo e la ompuerta circular que se stá
calibrando. El cuadro 13 muestra la comparación entre el gasto
estimado ediante el omograma y l forado.
Cuadro 13. omparación del gasto obtenido gráficamente, respecto
al aforado
Carga
h(cm)
18.0
165.0
Altura vastago
abertura (cm)
12.1
25.0
Gasto lps
de gráfica
140
1 100
Gasto lps
medido
145
1 173
diferencia
(%)
(-) 3.45
(-) 6.22
Método a eguir or el aforador o analero para obtener el gasto
necesario en a ompuerta iller ¡p = 1 m, ediante el nomograma
para so xclusivo e sta ompuerta (lámina 4)
aracterísticas:
compuerta.menor de 1 ; asto ecesario 140 ps.
Partiendo de la suposición de tener la compuerta cerrada, se
observa l irante aguas rriba ,= 3 m, e abe ue l brir a
compuerta, aguas abajo del canal se comienza a tener un tirante
(h
2
), or a xperiencia nterior n l anejo el anal se upone
de 0 m. Teniendo n uenta sto, e onsidera na arga =33 m
para iniciar n 1er. anteo n l omograma.
ler.
tanteo
1) n la scala para cargas enores de un etro se usca h=33 cm
(punto ) .
2) Se traza por este punto una horizontal hasta encontrar la
diagonal que representa el asto ecesario Q=140 lps (punto ) .
NOTA: Debe omarse la scala de asto apropiada que en este caso
es la inferior del argen superior del nomograma, ara "a" h"
menor e n etro.
3) Sobre la diagonal del gasto, se traza una vertical por este
punto asta ocar la urva característica (punto ) .
4) n ste unto, e raza na orizontal asta a ntersección on
la scala de altura astago a= 9.5 cm (punto ) .
69
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Lámina 4. omograma ara ompuerta ircular
DISTRITO DE RIEGO N? Q£ [ TU LA. HGO )
UNID AD J _ ZOMA _£_ SEC DE RIEGO JL_ CANA L 5UR KM _3Q*£QQ COMPUERTA TIPO
91cm
d+Dtam
9 OO
O BD
USAR ESCALAS INDICADAS PÜHA h dH IMi o IQMt j
•¿í
*, v* L
»* ' n f o D hoqado i f , ( m / S )
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5) e abre la ompuerta a os .5 cm btenidos.
6) sperar a ue se stablezca el régimen de la orriente.
7) na ez stablecido, hecar si l ato upuesto (^-^^=33 cm)
coincide con el dado por la compuerta. Si es así, la compuerta
estará trabajando adecuadamente y o se acen ás anteos.
8) e o er si, e jecuta otro anteo.
Si los datos arrojados por el 1er. anteo fueron: carga h=24 cm
(diferente e a upuesta =33 m)
astago =9.5 m (igual or er
el rimer movimiento.)
El hecho de tener una carga (h) enor a la supuesta, indica que
está pasando menor gasto que el requerido y puede comprobarse
usando el nomograma. El procedimiento a seguir será en sentido
inverso al jecutado para el er. anteo:
i) Teniendo como origen la altura del vastago a=9.5 cm (punto
D ) , se traza una horizontal hasta la intersección con la
curva característica (punto ) .
ii) En este unto trazar una ertical hasta la intersección con
la orizontal que tenga como origen la arga h=24 cm (punto
E ) .
iii) sta última intersección al relacionarse con la escala de
gastos,
ndica l asto ue asa ajo as ondiciones e =24
cm =9.5 cm, ue esulta ser =120 ps.
iv) El gasto obtenido Q=120 lps es inferior al requerido Q=140
lps, por lo que para igualarlo es necesario abrir más la
compuerta. i l asto (Q) rrojado n l rimer anteo uera
mayor, eberá ejecutarse exactamente lo ontrario, s ecir,
cerrar la ompuerta.
Nótese que ara determinar el asto que escurre or la compuerta
en n omento ado, ólo e eben eguir os asos i ) , ii) ii );
naturalmente partiendo de la abertura (a) y carga (h)
proporcionados por la ompuerta.
2do.
tanteo
Continuando el ejemplo, al abrir más la compuerta aumenta el
tirante aguas abajo, por lo tanto la carga (h) resultante será
menor que la del 1er. tanteo. Puede iniciarse este 2do. tanteo
71
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L á m i n a 3 5 . C o m p u e r t a d o b l e C A L C O
Ranura
Ranura do vastago en a parla superior de a
rueda uando a ompuertaesláenelpunió ero
de a abertura,
DETALLEA
Punió deabertura cero.
DETALLEB
¿
Diferencia decarga.
3
1
La abertura de la compuerta se Indica per la
distancia entre a anura del váslago y a parte
superior deiajede a uedade mano.
Fondodelcanal de abaslecimlenlo.
, VERDETALLEA
Diferencia da
caigas
Empleo delgancho medidor,paradeterminar a
tillerenda de nivelas deagua.
La parla alia del tubo debe encontrarse a no
menos de is cm más abajodel ondodelcanal
de descarga.
Codo y ubo vertical corrugado para conseguir
sumergencia cómprala.
No menosde76.2 m m
50.Bmm entre acarga
anil lo de acompuerta y el muro.
No manos de
61 cm.
Compuerta medidora calco -modelo1EH
FUERA DEESCALA
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Esta estructura consta de na compuerta deslizante, quipada con
pozos edidores ue uestran a iferencia e na ltura, ntre l
caudal el gua o epósito a e ubo e escarga colocada a 0
cm e a ara e la ompuerta, sta iferencia e arga s edida
convenientemente por edio e n edidor de ancho y on ella se
encuentra l alor el asto, mpleando ablas specíficas (lámina
36).
La peración el edidor ipo ompuerta, equiere ue os rificios
de salida de los ubos n las omas siempre e encuentren
sumergidos.
La xactitud e ste étodo e edición epende e ue os iveles
en os anales epósito se antengan onstantes. ste iseño e
compuerta está hecho con diámetros que varían desde 20.32 hasta
182.88 cm (8 asta 72 pulgs).
Ejemplo:
e iene na iferencia e argas e 1 m na bertura
de 15.24 cm (6 ulgs); encontrar el asto.
Se ingresa en el eje de ordenadas de la gráfica 36, que es la
diferencia de cargas. Para este ejemplo (21 cm)
ste punto se
desplaza orizontalmente asta la ínea nclinada correspondiente
a las aberturas, buscando 15.24 cm (6") y luego se desplaza
verticalmente acia rriba o bajo ara ncontrar l asto, =150
lps.
2.3 Aforadores de régimen crítico
Un aforador a régimen crítico consiste esencialmente de una
contracción ateral n n anal uperficie ibre. a ontracción
se forma or na levación e la lantilla y l strechamiento de
la sección transversal. Entre las ventajas de este tipo de
estructura, está la de transportar material en suspensión o
flotación sin causar ningún efecto adverso en su funcionamiento;
en tros ipos e structuras l aterial e eposita guas rriba,
afectando la ección e ntrada a alibración, iendo or llo
necesario mantener un cuidado constante de la estructura. Para
diversas formas de geometría se puede calcular la relación
carga-gasto in ecesidad e alibraciones n ampo aboratorio.
Soportan ímites e hogamiento ltos n eneral on structuras
ideales de medición cuando la pérdida de carga permitida es
reducida.
74
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Lámina 36. Gastos para diversos grados de abertura. Compuerta
CALCO
GASTO EN LITR OS POR SEGUNDO
«o «o
M TO
• * • • < • • (0 0 400 MO «00 TOO (0 0 «00 1000
7 5
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2.3.1 Aforadores de arganta larga
El aforador de garganta larga es básicamente una contracción
construida dentro de un canal, donde se dan las condiciones
hidráulicas ara ue e resente l lujo rítico ue e ncuentra
en a arganta. a ontracción uede er n l ondo el anal, n
las aredes, aludes n mbos (según ámina 37). l ertedor de
pared gruesa es n aso articular e forador e arganta larga,
en l que e iene contracción sólo n l fondo el anal.
Lámina 37.
Datos para el programa de cómputo del aforador de
garganta larga
SECCIONES TRANSVERSALES
ENTRADA
GARGANTA SALIDA
SECCIÓN I
C O R T E L O N G I T U D I N A L
SECCIÓN OE CONTROL
distancia ' long i tudo* long i tu d da l
al imnímarro La rampa «• tnc bam lant o
cof t¥*rg*nta
longitud d« la rampa
divargapta
1
diatoncra a
la taccidp 2
(* sin especificar por l usuario)
En ste ipo e foradores l flujo s irtualmente aralelo a a
garganta. Esta condición, se puede tratar analíticamente y
establecer las relaciones carga-gasto en forma directa, ara que
el proyectista pueda escoger libremente las dimensiones que
satisfagan los equerimientos específicos e iseño.
El mpleo xitoso e foradores e arganta arga epende n uena
medida del cuidado que se é a u onstrucción. Por sta razón,
es conveniente hacer diseños estándar que sean construidos en
condiciones controladas, para lograr que sus dimensiones estén
dentro e los angos e olerancia aceptados que n eneral no
excedan n ás e m as edidas e as rincipales dimensiones
(plantillas, ongitud de arganta, aludes). l o umplirse ste
76
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Es importante que l forador uente on na ransición el canal
de aproximación a la garganta, de otro modo podrían provocarse
fuertes pérdidas de carga, demás de curvaturas en las líneas de
corriente el lujo ue mpiden l nálisis ificultan l iseño.
La transición de salida también juega un papel importante en el
funcionamiento e as structuras, or o ue s onveniente acer
un diseño cuidadoso de las mismas. Es en la salida donde se
presentan las ayores érdidas e arga; llí el lujo asa de n
estado rítico ubcrítico. De na ransición e alida adecuada
depende que la érdida de energía sea ínima.
El IMTA a esarrollado n istema de ómputo que ermite diseñar
y calibrar un aforador de garganta larga, de acuerdo a las
características idráulicas el anal, o ual acilita u iseño.
La ámina 8 uestra as aracterísticas eométricas e n forador
de arganta larga, nstalado en n anal trapezoidal.
Lámina 38. eometría del aforador anal
Gasto áx=5
3
/s n (Manning)=0.014
SECCIÓN
C A N A L D E E N T R A D A
SECCIÓN DE CONTROL
E 5 T R E C H A U I E N T 0
u^\_
-ü%W
/ 9 *
L?l l i
jym-
SECCIÓN 2
C A N A L O E C O L A
/¿§W
H
SEC C I ÓN D E C ON T R OL
CORTE LONGITUDINAL
7 8
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La ecuación que describe el comportamiento de este medidor en
particular es la iguiente:
Q =
1.5586 - 1.0966
h + .3127 h
2
(2.12)
Donde:
h=Carga guas rriba (m)
Q=Gasto (m
3
/s)
La cuación 2.12 se a raficado, bteniéndose la urva calibrada
carga-gasto (lámina
39),
la ual ermite onocer l asto ada a
carga (h ), guas rriba de la structura.
Lámina 39. urva calibrada carga-gasto del aforador
* + < J T i 1 1 1 1 r 1 1 1
0 .500 1 .000 1 .500 2 .000 2 .500 3 .000 3 .500 4 .000 4 .500 5.000
3.75
asto m3/s)
Si n a scala se ee n irante (h) e .8 , l asto obtenido
mediante la urva (lámina 39) esulta de 3.75
3
/s.
Sustituyendo el irante (h) n a cuación 2.12 resulta:
Q =
1.5586 - 1.0966 (1.8)
.3127
(1.8)
2
=
.758
3
/s
Nótese a recisión ue e btiene on a cuación, ero on ines
prácticos es ejor emplear la urva.
79
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2.3.2 Aforadores e arganta corta Parshall
En sta estructura la superficie del agua resenta una curvatura
considerable y no es paralela a la garganta del aforador. Esto
constituye una desventaja, ya que en contraposición con los de
garganta larga, la elación carga-gasto no uede establecerse de
antemano. or sta azón e ecurre alibraciones e laboratorio
y campo; sto u ez, estringe la lección e imensiones, or
ello s onveniente sujetarse a edidas estándar.
Una entaja e estos foradores sobre os e arganta larga s u
menor tamaño y bajo costo. El principio de funcionamiento es el
mismo del aforador de garganta larga, es decir, se tiene la
presencia de flujo crítico en la garganta del aforador. Sin
embargo, en ste caso no se resenta flujo recto, aralelo y las
distribuciones e resión o on emejantes a idrostática. tro
trabajo laborioso se presenta en el cálculo de las pérdidas de
energía, or stas azones e epende e a alibración irecta a
sea en campo o en laboratorio. Para esto, lo más práctico es
establecer diseños estándar, con dimensiones predeterminadas que
eviten adecuarse a ondiciones articulares de plicación.
El forador arshall es na structura de arganta corta, on as
siguientes entajas :
a) El diseño de la estructura es imple y, por lo anto,
su onstrucción es umamente económica.
b) Puede estimarse el gasto con una buena precisión, ya que
cuando trabaja ahogada, el error no pasa del 5%, y cuando
trabaja libremente el rror s enor el 3%.
c) Los sedimentos que trae el gua no se epositan, a que la
transición de salida aumenta la velocidad, eliminando los
azolves n a structura.
d) La elocidad de llegada no influye n l cálculo del asto.
e) La érdida de arga es ucho enor que n tros edidores.
El edidor arshall stá onstituido or res artes undamentales:
entrada, garganta y salida (lámina 40 ) . a estructura tiene dos
tanques e eposo ue irven ara edir a arga (Ha), a ntrada
del edidor ntes e a arganta a arga (Hb), erca el xtremo
inferior de la garganta y que están colocados a los lados de la
estructura y comunicados a lla por tubería. n estas cámaras se
alojan los flotadores de los limnígrafos o simplemente escalas
graduadas.
Conviene aclarar que las argas (Ha) (Hb) e iden a artir de
la cresta, por lo anto el cero de las escalas está al nivel de
piso e a ntrada, udiéndose olocar ibujar irectamente obre
80
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las aredes e a structura uando s equeña (15 m) e esean
suprimir as ámaras e eposo. e ebe ener uidado l edir os
valores e as argas (Ha)
Hb)
a ue a elación existente
entre llas ndica omo rabaja n se omento l forador. sta
relación e onoce omo rado e umersión stá ado or:
S =
Hb
Ha
(2.13)
Lámina 0. lanta ección ongitudinal e n edidor arshall
x«9awmH
81
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El valor del grado de sumersión para descarga, libre y ahogada,
varía en función el ancho e arganta (W ), uadro 4.
Cuadro 4. amaño el edidor elación on l rado e umersión
ANCHO DE GARGANTA
W < 0.30 m
0.30 < W < 2.5m
2.50 < W < 15.Om
DESCA RGA LIBRE
S < 0.60
S < 0.70
S < 0.80
CON SUMERSIÓN
0.60 < S < 0.95
0.70 < S < 0.95
0.80 < S < 0.95
Parshall indicó ue uando l rado e umersión s ayor e .95,
la eterminación el asto s incierta, or o ue ebe adoptarse
0.95 como el alor áximo.
Cuando el ertedor trabaja a escarga libre, l asto es función
sólo de la arga (Ha). i el edidor trabaja a escarga ahogada,
el asto s unción e a arga (Ha) el rado e umersión S).
Para escarga libre, l asto sta dado or:
Q = mHa
3
(2.14)
Las constantes (m) y (s) también varían en función del ancho de
garganta, entonces las fórmulas para evaluar el gasto en función
de stas se an n l uadro 5.
Cuadro 15. amaño el medidor órmula e gasto
ANCHO DE GARGANTA
W < 0.15 m
0.30 < W < 2.5 m
2.50 < W < 15.0 m
FORMULA
Q = .3812 Ha
1
-
58
Q =
.3716
W 3.281 Ha)
1
-
S2Z w
™
Q =
2.292
W +
.47
) Ha
1
-
6
Para descarga ahogada las fórmulas anteriores generan un gasto
mayor ue l
eal.
n onsecuencia, uando n edidor rabaja ajo
82
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esta ondición s ecesario plicar na orrección ustractiva (c)
al asto, ue umenta a edida que lo ace l rado e umersión:
Q = m Ha
3
- c (2.15)
En ondiciones e escarga umergida, as órmulas ara btener l
gasto son ifíciles e valuar.
Para nchos e arganta enores e .30 e a raficado l asto
en función de la carga (Ha) y del porcentaje de sumersión
(inmersión), ara iferentes nchos e arganta. n as áminas 1
y 42 e uestra ste ipo e urvas, ara argantas e .15 (6")
y 0.2
9").
Para nchos e arganta ayores, esde .30 asta .5 , esde
2.5 m hasta 15.0 m, el gasto se obtiene mediante otro tipo de
gráficas
.
Ejemplo:
se tiene un aforador Parshall con garganta de 0.15 m.
Obtener el gasto, si las cargas aguas arriba (Ha) aguas abajo
(Hb) on espectivamente 0.3 0.15 m.
El rado e sumersión:
S =
°'
1 5
= .5 .6 (descarga libre)
Como se tiene descarga libre, se sustituye la carga (Ha) en la
fórmula para ancho e arganta (W) , enor e 0.15 m (cuadro 5).
Q = .3812
(0.30)
1
'
59
.057 iJ
3
/s
Ejemplo:
obtener el gasto para el mismo aforador Parshall, pero
para las argas, guas arriba e 0.30 m guas bajo e 0.20 m.
0
El rado e sumersión: S = -^— = .67 > .6 (descarga ahogada)
Como se tiene descarga ahogada, se ingresa con el porcentaje de
sumersión del 67% n el eje ertical (lámina 4 1 ) , razándose una
línea orizontal asta a ntersección on a urva orrespondiente
a la arga guas rriba (Ha) e 0.30 m (1 ie) artir e ste
punto, se raza una ertical hasta el eje orizontal, resultando
un gasto de 1.94 pie
3
/s; transformando este gasto al sistema
internacional resulta
0.055
3
/s.
1
ara ayor eferencia onsultar edición el gua e iego.
Servicio e onservación e uelos, epartamento e gricultura e
Estados nidos. d. Diana
83
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Lámina 1. asto ravés e n forador arshall e .15 (6")
CARGA SUPERIOR
H.
(PIES)
?
. t
9 a S
DESCARGA (PIES CÚBICOS POR SEGUNDO)
Lámina 2. asto ravés e n forador arshall e .23 (9")
CARGA SUPERIOR
H,
(PIES)
'id' " ¿s''* ta '-¿i' 'Xa' 'S3''' '¿a—5tr—SO-
D E S C A R G A
(PIES CÚBICOS POR SECUNDO)
84
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2.3.3 Venturi ipo Tecamachalco
Cuando na orriente ambia e égimen ento ubcrítico égimen
rápido o supercrítico, se presenta una sección crítica donde se
puede stablecer la elación carga-gasto. l ambio e égimen e
presenta l olocar n strechamiento espués na mpliación. n
laboratorio, se utilizó la condición anterior para proyectar la
estructura Venturi Tecamachalco (lámina 4 3 ) , resultando la
siguiente ecuación general para la ondición de escarga libre:
Q = Kb h
N
(2.16)
La ección rítica e resenta uando a elación e irantes guas
abajo guas arriba es enor del 0%.
En aso e o xistir sta ondición, e uede olocar n scalón
que no provoca el cambio de la relación carga-gasto, pero si
disminuye el tirante aguas
abaj
, ya que tanto éste como el de
aguas arriba, se iden a artir de la lantilla. La longitud del
medidor debe ser res eces l ncho e la arganta:
a) Debido a que el agua debe estar encauzada al llegar al
medidor, e ebe rocurar stablecer n ramo e anal recto
con una longitud de cinco veces el ancho de garganta (5b),
antes e la structura edidora.
b) La escala deberá localizarse a res eces el ancho (3b) el
principio del estrechamiento. En el laboratorio no se
consideró elocidad e legada, or o ue l ímite uperior
aceptable es e 40 m/s.
c) Al pasar el agua por esta estructura sufre una pérdida de
carga e proximadamente 25 m. n ste rincipio se asa a
operación el edidor arshall.
d) La estructura Venturi Tecamachalco puede ser utilizada
también omo rificio u cuación ara l álculo el asto
es la iguiente:
Q =
.55
b
g h
(2.17)
esto se logra colocando una pantalla a una distancia de
(0.5b) e la alida.
e) La érdida e arga n sta structura s el rden e 0 m.
85
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Lámina 4
3. forador enturi tipo Tecamachalco
T
1 r
T - I 1 1 1
100
GASTO ENLITROS PORSEGUNDO
86
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Lámina 3. forador enturi ipo ecamachalco (continuación)
T
60
120
GASTOENLITAOSPORSEQUNDO
tao
87
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2.4 Aforador ipo eyrpic
Los módulos Aquacontrol son estructuras prefabricadas diseñadas
para sustituir a las compuertas comunes en las tomas de agua y
suministrar astos onstantes ontrolados anto as arcelas omo
a los anales, in n ecanismo óvil.
Se fabrican combinando partes de concreto y piezas de metal o
poliester eforzado on fibra e idrio. a as encilla de stas
estructuras consiste de tres claros, contando cada uno con una
cresta vertedora, uno o dos bafles reductores y una compuerta
sujeta a un mecanismo de cierre manual protegido con candados
(lamina 4) .
Las ompuertas stán rregladas n ila, olocadas as as equeñas
del lado izquierdo de los distribuidores y a la derecha las mas
grandes.
ormalmente, ada ompuerta ermanece otalmente abierta
o errada.
Para ar l asto equerido e bre na ompuerta ombinación e
compuertas e iferentes amaños, e anera ue odas uedan ijas
en na e las os osiciones or edio e na imple alanca a a
que e one n andado, na ez que e an bierto las compuertas
seleccionadas, o equiriendo justes n a bertura. ste rreglo
tan imple vita ue os astos uministrados ean odificados or
personas no autorizadas, ademas, como resultado de las
características hidráulicas del equipo, los usuarios no tienen
posibilidades de afectar los astos alterando deliberadamente el
nivel del agua, ya que estos fueron fijados en el momento de su
fabricación, ermaneciendo el asto constante aunque los niveles
del gua n l anal fluctúan ierta antidad rriba o bajo e u
nivel normal de operación.
Con el simple hecho de abrir una compuerta, se afora el gasto
necesario, lo ual facilita el calculo del volumen proporcionado
al suario, ediante el roducto del asto iempo tilizado.
2.4.1 Modulo para gastos pequeños
El asto constante suministrado por stos ódulos se obtiene sin
un ecanismo móvil (lamina 4 5 ) . a combinación de un cimacio, n
forma uy especial, on os eductores fijos lanos eterminada
altura obre l igeramente guas bajo e u resta, orrige os
efectos de un ascenso en l ivel del agua en el canal a niveles
bajos e gua. l imacio opera n ondiciones e escarga ibre,
a medida que aumenta el nivel del agua sobre este, se reduce la
abertura, asta lcanzar l orde inferior e a laca del rimer
reductor.
88
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L ám in a 4 4 . M ó d u lo s A q u a c o n t r o l t i p o N e y r p i c
Macan smndecierrede as
compuertas
Vanopara20US
VanoparaJOUS
Vanopara60 US
Cresla vertedora
Compuerta abierta
país60 US
MÓDULOSTIPOX,YXX, PARA 120 USAJUSTABLESAGASTOS DE20
US EN 20 US
S
MODULOTIPOL.
89
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Lámina 5. aracterísticas idráulicas e ódulos on oble
reductor
-H
l —
90
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En ste omento, l imacio l eductor ctúan omo n orificio
ahogado alibrado on na uerte educción en el coeficiente e
descarga, a ontracción el horro iende er ás ronunciada
a medida que aumenta la carga, reduciendo bastante el gasto de
salida. El segundo reductor se encuentra instalado cercano al
cimacio para formar un orificio muy pequeño, con el fin de
incrementar a olgura n as luctuaciones el ivel e peración
del canal, por lo que a edida que sube el nivel del agua en la
entrada del módulo, se llega a una altura en la que el primer
reductor queda sumergido. Entonces, l segundo reductor entra en
acción y a endencia del gasto incrementarse es retardada aún
más, debido a que los diversos componentes del módulo fueron
diseñados rreglados ara lograr n fecto corrector áximo.
La ámina 46 uestra que l asto ravés el ódulo e antiene
muy erca e u alor ominal, entro e na mplia luctuación el
nivel de peración en l anal.
Lámina 46. urva e operación e n ódulo con os reductores
Fluctuacionesdelnivel para;
Nivel normol del agua
Se fabrican dos tipos de módulo, en base a la dimensión de sus
secciones ongitudinales (cuadro 6)
dentificadas n érminos e
su asto ominal por nidad de nchura:
91
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Cuadro
16.
Especificaciones
de
escalón
de
entrada, tirantes
y
pérdidas
de
arga ara gastos
con
ariación
del 5%
±10%
(Q) ipo
unitario
1/s/dm
XX-2
(20)
L-2 50)
h
h h h h
Jmín Jmin
mín.
ín.nom.
áx. áx. dh. dh
ara ara
p
Q-10%
-5% +5% +10% -10% -5%
nom. hmin.min
20
21 27 44 48 28 23 11 8 25
37
39 51 82 89 52 43 20 15 49
Serie
X: 0 /s/dmcon os
eductores, abilitado
con
ompuertas
de
0, 0 0lps, n
astos
de 0en 0 ps.
Serie
L: 0 /s/dmcon os
eductores, abilitado
con
ompuertas
de
60, 20, 80, 40y 300 lps, n
astos
de 60 en 0
lps.
2.4.2
ódulo para astos grandes
Para seleccionar
el
equipo
se
considera
la
capacidad
de
asto
y
tipo
de
ección longitudinal,
X ,
sto etermina: ncho
de a
instalación, gastos
a
proporcionar, pérdida
de
carga
y
fluctuaciones admisibles
enlos
iveles
del
anal.
Los cuadros
17 y 18
uestran
el
número
de
compuertas
que
deben
abrirse ara roporcionar
el
asto ominal solicitado,
en
unción
de
la
apacidad
de
ada compuerta.
Cuadro
17.
amaño
y
úmero
de
ompuertas ara módulos ipo
X-2
Gasto
nominal
(lps)
120
180
240
300
360
Número
de
ompuertas
Gasto
or
ompuerta
(lps)
20
40 60
1 1
1
1 1
2
1 1
3
1 1
4
1 1
5
92
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Cuadro 8. amaño úmero e ompuertas ara ódulos ipo -2
Gasto
nominal
lps
360
420
480
540
600
660
720
780
840
900
960
1020
1080
1140
1200
Número e ompuertas
Gasto or ompuerta (lps)
60 120 180 240 300
1 1 1
1 1 1
1 2 1
2 1 1
1 1 1 1
1 1 2
1 1 1 1
2 1 1 1
1 2 1 1
1 1 1 1 1
1 1 2 1
1 1 1 2
2 1 1 2
1 2 1 2
1 1 1 1 2
Se bserva ue os ódulos e a erie XX" on ás decuados ara
tomas individuales, ientras que los e la serie "L", on ara
tomas e anales aterales ublaterales.
Con los módulos seccionales se pueden hacer combinaciones de
gastos,
ncrementando a apacidad otal e asto asta os ímites
requeridos. as urvas e a ámina 7 uestran a elación ntre
gasto y ariaciones el nivel aguas arriba, ara ódulos e os
reductores o bafles. l nivel nominal absoluto se determina en
función e as variaciones e ivel n l anal.
Existen res lternativas ásicas ara nstalar n ódulo:
a) nstalación el ódulo a ntrada e a ocatoma, ntes e
la ubería.
Es aplicable a todos los casos y preferentemente donde la
diferencia ntre l ivel ormal e peración l erreno egar
sea ayor a 0 m (canales
randes),
equiriendo una caída a a
salida e a oma ara vitar a rosión lámina 8). in mbargo,
la structura e a oma nvade arte el amino e peración a
entrada es de construcción más complicada y costosa que la
siguiente lternativa b).
93
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L á m in a 4 7 . Esq ue m a d e v a r i a c i ó n d e l
r e d u c t o r
g a s t o e n m ó d u l o s d e d o b l e
30
25
20
15
31
26
—
-
•
17 5
~ I 3 5
- 1 3
45
40
35
30
25
20
48
-
"44
-
-
•
-
2 3
2f
20
85
B0
75
70
65
60
55
50
45
40
0 1
-
62
-
—
-
-
" 5 1
:
— 39
37
140
135
130
125
120
115
110
105
100
95
90
65
SO
7^
55
60
L
I42
-
' 1 3 2
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•
: 51 Tírame Noppnal
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10% 5% a 4.5% +10%
L ám in a 4 8 . C o n d i c i o n e s p a r a l a i n s t a l a c i ó n d e u n m ó d u lo e n l a
e n t r a d a d e l a b o c a t o m a
N vel normal de ope ración
Nivelmáximo de operacion-M
Carteld e r e p r e s a -
Nivel bordo canal o camino ^
.Módulo
Aquaconlrol
, , , N i ve l ca r te l rep res ar £ ev te r renooor reg ar j "
Nivel ninlm o de
Operación
J - ^ e o - ^
Nivel de a cresta
—Piso regadera
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b) nstalación el ódulo a alida e a ocatoma, espués e
la ubería.
Se ecomienda, n aso e ener imitado l ínimo (45 0 m) a
diferencia ntre l ivel ormal e peración l erreno a egar
(lámina
49).
En as omas on alida oble riple, e bicará
la alida e la oma, espués e a ubería. o invade l amino
de peración, s ás encillo conómico ue l nterior iseño,
pudiendo ustituir structuras ipo uamúchil (lámina 0).
Lámina 49. Condiciones para la
salida e a ocatoma
instalación de un módulo a la
Nivel normalde operación=Nivel cartelde a represa
L ~ 1 _
Nivelmáximode operación
-Bo rdo
• Diferenciamaximadenivel
\ Nivelcresta
LNivelogua regadera
r
Terrenopor regar
- j
Min
25
IW
ZOMín
_Piso regadera
Lámina 0. nstalación e n ódulo n ustitución e n
aforador uamúchil
Acotaciones en cm
9 5
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c) Instalación del módulo, como toma directa sin tubería, para
algunos asos en ue o xista camino e peración.
Se recomienda en los canales donde el bordo es enor a 2 , con
gastos de 5 7
3
/s. omo no usa tubería, el desnivel requerido
entre l erreno a egar l ivel ormal de peración e reduce
a 35 cm (lámina 51) iendo una solución adecuada para terrenos
altos.
Lámina 51. Condiciones para la instalación de un módulo en una
bocatoma, in tubería
Nivel normal de operación = Nivel cartel de a represa Modulo
2.5 Aforador e élice ara tomas
Los medidores de uso más común para el agua de riego son los de
velocidad que se instalan en anales, añerías o orrientes, sí
como los ue e olocan en uberías o uctos e asta 182.9 m (6
pies) de diámetro. Cuando los medidores se instalan en canales
abiertos,
el lujo ebe ser onducido ediante n ubo onducto
de rea eccional reviamente onocida, omúnmente se le enomina
tubo edidor. l ispositivo e foro e oloca entro el xtremo
de escarga del ubo.
Los edidores para riego consisten esencialmente de un propulsor
cónico (molinete) onectado n egistrador e arga or edio e
una erie e ngranes. peran ediante a nergía inética el gua
que fluye. a élice ueda uspendida frente l entro el lujo,
ya sea n e] ubo, añón ucto ira l impulso el gua.
96
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La hélice giratoria impulsa al cabezal de registro a través del
tren e ngranes l abezal egistra el lujo otal ediante un
reloj contador. El flujo total queda así registrado directamente
en unidades volumétricas comunes, tales como galones/min, lps,
m
3
/s.
Hay equisitos ásicos ara ue l edidor uncione on xactitud,
el ubo ebe antener u lujo ompleto ermanentemente l asto
medio debe ser superior al mínimo computable en cada cas o. Los
medidores on alibrados olumétricamente en ábrica, or o ual
normalmente o equieren justes evisiones n os ugares onde
se mplean.
Los medidores de riego descritos tienen diversas venta jas sobre
otros étodos ara forar l gua, a ue liminan a ecesidad e
hacer lecturas frecuentes o rectificaciones. Como los medidores
muestran directamente los totales de flujo, no hay necesidad de
efectuar álculo s. ueden btenerse ispositivos automáticos para
registros total es, utilizándolos en combinación de gráficas
continuas, in e isponer e egistros ermanentes e consulta
sobre l onsumo de gua.
Un ipo special e stos edidores s l e lujo bierto, ue e
emplea ara eterminar el lujo n anales biertos n istemas
de ucto errado on lujo or ravedad. l edidor stá uspendido
de na pared o e na structura simple e soporte, n el centro
del xtremo e escarga e n ubo umergido, lcantarilla ifón,
que ace las eces e ubo el edidor. a ección e foro uede
ser redonda o ectangular, pudiendo emplearse satisfactoriamente
como ispositivos e edi ción: ubos e ormigón, etal corrugado
o na structura larga e adera en formas e aja. os edidores
de lujo bierto ueden nstalarse ermanentemente ransportarse
de n sitio tro.
Cuando el medidor integra el volumen se conoce como volumétrico
totalizador, generalmente se adapta a las descargas de uberías.
Puede colocarse a la salida de alcantarillas o sifones, con la
condición de que la sección del tubo esté ahogada, o ea, ue a
sección tenga un rea hidráulica constante. La lámina 52 muestra
un aforador volumétrico totalizador, el aparato consiste en un
molinete elicoidal, ue ransmite el úmero e evoluciones a n
tacómetro especial, n uya carátula se lee l olumen.
97
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Lámina 2. edidor olumétrico otalizador
CO
i zzx* te r
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l.»'.V
- • v -~—M> * . - . ' i i i . * . 'n ? ^7
,
2
£J en
c;rr¿
# • — * —
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\
TUBO PRECOLAOO DE
45 cm . 0 (IB
-
)
TORNILLOS DE MAQUINA
1/2-
x
3 '
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3 ÉTODOS DE FORO PARA PLICACIÓN DEL GUA EN LAS PARCELAS
En las bocatomas y regaderas de los distritos de riego se
acostumbra la nstalación e structuras foradoras, ue ermiten
medir el gasto a nivel de grupos de parcelas o parcelas
individuales, siendo necesario realizar aforos en las egaderas,
a a ntrada e a arcela, sí omo n elgas urcos. uando ay
sistemas e iego resurizados, s til onocer a antidad e gua
que se aplica en tuberías con aspersores o línea de goteros. A
continuación e escriben os étodos ue irven ara esolver sos
casos.
3.1 Aforo ara gastos en elgas surcos
Para edir l uministro e gua n elgas urcos, e tilizan:
aforadores e arga idráulica aja, omo l hapinqo l forador
de garganta corta con plantilla horizontal, también se puede
emplear l étodo olumétrico, sí omo ifones alibrados , or
último, lacas etálicas con rificios.
3.1.1 Aforador Chapingo
Está comprendido dentro de la amplia gama de variantes de la
estructura enturi que an iversas formas ombres lleva en a
actualidad, siendo su más reciente antecedente la estructura
medidora que ensayaron en la Universidad de Utah. La estructura
aforadora Chapingo (lámina 5 3 ) , s e garganta móvil y se emplea
para la medición de gastos pequeños, siendo una alternativa que
permite mejorar la eficiencia del uso del agua de riego a nivel
parcelario; u ango e rabajo barca esde .8 ps asta 20 ps,
con anchos de garganta desde 2 cm hasta
2
cm. Mediante este
dispositivo, se puede aforar en algunas regaderas o pequeños
canales,
así como edir el asto ara ruebas e riego ue hagan
posible un uen diseño de longitud de surcos elgas.
Bajo condiciones de descarga libre, el gasto que pasa por el
aforador epende xclusivamente el irante guas rriba (ha). a
relación carga-gasto, para diferentes anchos de garganta
(2,4,6,...,20 m ) , ue obtenida por los diseñadores de esta
estructura en el Laboratorio de Hidráulica del Departamento de
Irrigación e a niversidad utónoma hapingo. n ste rabajo e
presentan as cuaciones, nicamente ara res nchos e arganta:
2 cm e ancho e arganta.
Q = 0 . 0 4 5 8 9 ha
1
-
5713
( 3 . 1 )
9 9
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6 cm de ancho de garganta.
Q = 0 . 0 9 3 2 8 ha
1
-
6546
(
3
-
2
)
10 cm de ancho de garganta.
0 = 0 . 1 4 3 0 5 ha
1
-
6
*
56
(
3
-
3
)
En stas cuaciones: Q=gasto (lps)
ha=tirante guas rriba (cm)
Además e an abulado n l uadro 9
raficado n a ámina
4
Lámina 3. forador hapingo
LT = 1 .35
m
L = 0 . 4 3
m
C = 0 .9 O
m
A » 0 . 8 0 m
B\ ~ 0 . 5 0 m(max. )
B a= 2 , 4 . . . . 20cm
Concho d* garganta)
1 0 0
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Cuadro 9. elación arga-gasto ara foradores hapingo (lps)
TIRANTE
(cm)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.D
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
19.0
20.0
21.0
22.0
23.0
24.0
25.0
26.0
27.0
28.0
29.0
30.0
ANCHO
2.0
0,02
0,05
0,09
0,14
0,19
0,26
0,33
0,41
0,49
0,58
0,67
0,77
0,87
0,98
1,09
1,20
1,32
1,45
1,58
1,71
1,99
2,28
2,58
2,90
3,23
3,58
3,94
4,31
4,69
5,08
5,49
5,90
6,33
6,77
7,22
7,67
8,K
8,62
9,11
9,61
DE ARGANTA cm)
6.0
0,03
0,09
0,18
0,29
0,42
0,57
0,74
0,92
1,12
1,34
1,57
1,81
2,06
2,33
2,62
2,91
3,22
3,54
3,87
4,21
4,93
5,69
6,50
7,35
8,24
9,16
10,13
11,14
12,18
13,26
14,37
15,52
16,71
17,93
19,18
20,46
21,78
23,13
24,52
25,93
10.0
0,05
0,14
0,28
0,45
0,66
0,89
1,15
1,44
1,75
2,09
2,45
2,83
3,23
3,66
4,10
4,57
5,05
5,56
6,08
6,63
7,77
8,98
10,26
11,61
13,02
14,50
16,04
17,64
19,30
21,03
22,81
24,64
26,54
28,49
30,49
32,55
34,66
36,83
39,04
41,31
101
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Lámina 54. Curvas carga-gasto para aforadores Chapingo
Tirante cm)
Ejemplo:
en una prueba de riego se usó un afora dor Chap ingo con
garg anta de 10 cm, a la entrad a de na el ga . Obt ene r el ga st o, si
se lee un tira nte d e 20 cm.
Cons ider ando la curva (lámina 54) se ingresa co n el val or del
tirante de 20 cm, trazando una vertic al hasta la intersección con
la curv a cor res pond ien te a 10 cm de gar gan ta y, a par tir de este
punto, se traza una horizontal hasta el eje ver tic al, resulta ndo
un gasto de 21 lps.
Ingre sando e n la pri mer column a del cuadro 1 9, con el va lor del
tirante de 20 y desplaz ándose horiz ontalm ente ha sta la cuarta
columna corresp ondient e a la garganta de 10 cm, resulta un g asto
de 21.03 lps.
Sust ituy endo el tir ante de 20 cm en la ecua ción 3.3 res ult a:
Q .14305 (20)
1
-
66SB
- 1.03 lps
102
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3.1.2 forador e arganta orta on lantilla orizontal.
Es n edidor on arganta educida na imple rista lantilla
horizontal, us aracterísticas (lámina 5) on as iguientes:
Sección ectangular, onvergencia 3:1 n a ntrada :1 en a
salida.
El ncho e ntrada alida (B) stán ados or:
B = W + — L
2
(3.4)
Donde: W=ancho e arganta cm)
L=longitud el forador (cm)
Si l forador rabaja in hogaraiento, e ecomienda xpresar l
gasto ue scurre a ravés e ste, or a órmula:
Q = C h'
(3.5)
Donde:
Q-gasto
(lps).
C=K
1
-
025
H=tirante guas rriba (cm)
Las ariables (K) ce) stán n unción e a ongitud
L)
uede
obtenerse ediante a ráfica orrespondiente (lámina 6).
Lámina 5. elaciones eométricas, forador lantilla orizontal
+
ii
• * — •
•
3
Vi
L
i L
W
i f
5
•
fc -
2L
9
" *
5L
9
, j
2L
3 *
103
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Lámina 56. alores
de
oeficiente
(K)
xponente
o:)
8.0
7.0
* 6.0
a
c
m
4.
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
a
K*
— — K
0. 5 1.0 1.5 2.0
Longitud del aforador en metros
2.5
2.2
2.1
2.0
1-9 »
1.8 |
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
3.0
I
5
En
la
ámina
7 e
bservan
las
imensiones
de os
foradores,
e
garganta uprimida, ue e iseñaron onstruyeron, on nchos e
garganta
de 0 cmy 15cm,
uyos gastos están dados
por as
ecuaciones:
garganta
de 0 cm.
Q .149 h
2.006
(3.6)
garganta de 5 cm.
Q =
.07
h
2.006
(3.7)
En estas cuaciones:
Q=Gasto
lps)
h=Carga
cm)
Además, se an
raficado
en a
ámina
8
abulado
en l
uadro
20.
104
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Cuadro
0.
elación
arga-gasto,
foradores lantilla orizontal
(lps)
TIRANTE
(cm)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4 .0
4.5
5-0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
19.0
20 .0
21.0
22.0
23.0
24.0
25.0
26.0
27.0
28,0
29 .0
30.0
ANCHO
CU) DE
GARGANTA
(cm)
30 .0
0,04
0,15
0,34
0,60
0,94
1,35
1,84
2,40
3,04
3,76
4,55
5,42
6,37
7,39
8,48
9,66
10,90
12,23
13,63
15,11
18,29
21,78
25 57
29 67
34 07
38 78
43 80
49,12
54 75
60 68
66 92
73 47
80 32
87 48
94 94
102 71
110 79
119 18
127 87
136 86
15.0
0,02
0,08
0,17
0,30
0,47
0,68
0,93
1,21
1,53
1,89
2,29
2,73
3,20
3,72
4 , 27
4,86
5,49
6,16
6,86
7,60
9,21
10,96
12,87
14,93
17,15
19,52
22 05
24 73
27 56
30 54
33 68
36 98
40 43
44 03
47 79
51,70
55 77
59 99
64 36
68 89
106
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Lamina 58. Curvas carga-gasto para aforadores con plantilla
horizontal
5 0 -
4 6 -
40 -
35"
•3 -
3
°-
Q .
2
O
30 -
1 5 -
1 0 -
7 j
s-
y
— —
t
— %
3 5
'
•
, /
^ '
:
r
__
0
10
'
16
/ w = 3 0 c m
/
.
1
2D
/ w = i 5cm
/ '
-
'
<
•
<
26
3
Tirante cm)
Ej mplo:
se ha instalado un aforador de garganta corta con
plantilla horizontal de 30 era n un surco. Obtener el tirante
requerido para roporcionar un asto e 7.5 lps.
Considerando la curva (lamina 5 8), e ingresa en el eje vertical
con l asto e .5 lps, asta a ntersección on a urva orres
pondiente a 30 cm de ancho. partir de este unto se traza una
vertical asta l je orizontal, esultando n irante e .0 m.
Considerando el cuadro 20 se ingresa en la segunda columna,
correspondiente a n ancho e 30 m, con el asto as aproximado
a 7.5 lps, ara desplazarse en forma horizontal hasta la primer
columna, esultando una carga e .0 cm.
Sustituyendo el asto de 7.5 lps n la ecuación 3.6 y despejando
de esta la arga (h) esulta:
h =
7 5
0.149
2
006
-7.1 lps
107
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3.1.3 Aforo volumétrico
En os istemas e iego, l étodo olumétrico e sa ásicamente
en la edición del asto n surcos, ambién se mplea para medir
el flujo el agua n as oquillas a alida e os istemas e
riego or spersión.
Cuando os astos on equeños e uede tilizar n ncauzamiento
del gua acia n ecipiente, e etermina el asto ividiendo el
volumen or el iempo e lenado:
Q=X (3.8)
Donde: Q=Gasto (lps)
V=Volumen llenado (It)
T=Tiempo de llenado (s)
Este método sencillo requiere poco equipo y es muy preciso. Se
utiliza para medir gastos pequeños, de hasta 3 lps, pudiendo
emplearse para gastos ayores, siempre que se isponga del lugar
y epósito propiado. i e esea eterminar l asto on n argen
de exactitud del 1%, se requieren 20 segundos para llenar el
depósito. n orma imilar %, orresponden 10 egundos; ara l
4%,
5 egundos, sí sucesivamente.
Cuando se aforan surcos, primero se emplea un recipiente de
capacidad conocida, ara saber así l olumen y luego se encauza
el agua por medio de un plástico o ubo que permita que el agua
caiga n l ecipiente; omándose los iempos e nicio inal e
llenado.
Para la medición volumétrica en surcos, el agua debe fluir
generalmente a ravés e n ubo equeño. a alida el ubo ebe
quedar a na ltura enor de m el ivel áximo el agua n l
surco e escarga (lámina 9) .
La edimentación obre l unto e cceso o fecta as ediciones
de gua. o onviene tilizar ste istema ara edición e astos
en endientes la nas, n as ue as ondiciones e escarga n os
surcos rovoque n stancamiento e ás el % n elación on a
longitud prevista del surco. Si se emplea tubería de mayores
dimensiones, puede reducirse el estancamiento sobre un punto de
salida o escarga.
El foro olumétrico, demás e ervir ara a edición n urcos,
se emplea para calibrar sifones, aspersores, microaspersores y
goteros.
108
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Lámina 9. nstalación ara a edición olumétrica n urcos
Tubo horizontal
Ej mplo:
se mide el gasto que entra en un surco, mediante un
recipiente e 0 itros. espués e epositar l ecipiente n n
hoyo, e onduce l gua asta ste. l iempo e lenado edido
es e egundos. l asto ue ntra l urco, esulta:
O = ~=
3.7
lps
3.1.4 foro on ifones alibrados
Para onocer l asto or ifón, rimero e ebe ener alibrado
éste espués e etermina a arga idráulica e peración h).
Si a escarga s ibre, a arga (h) orresponde a iferencia
entre l irante el gua n a egadera l ivel el entro e
la descarga del sifón o el tirante del agua en el surco, sto
último i a escarga s hogada (lámina 0).
Se tiene calibrado a un sifón cuando se conoce su relación
carga-gasto, a sea mediante una ecuación, tabla o ráfica. La
calibración uede btenerse n ampo aboratorio, eterminando
el asto (Q) or l étodo olumétrico, ara iferentes argas.
La elación arga-gasto e n ifón epende, n rimer ugar, e
su iámetro; n egundo ugar: el iseño specífico, aterial
de onstrucción, ongitud orma, rincipalmente, or o ue e
recomienda alibrar ada no e os ifones mpleados.
109
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Lámina 60. escarga en n sifón
T
h
-%^m
DESCARGA AHOGADA
A pesar de lo anterior pueden usarse en forma aproximada las
siguientes ecuaciones, e cuerdo al iámetro:
0=2.54 cm (1")
Q = 0 . 1 2 9 8 h
0
-
5256
( 3 - 9 )
0 = 5 . 0 8 cm ( 2 " )
Q = 0 . 5 2 1 3 h° -
5e i
( 3 . 1 0 )
0 = 7 . 6 2 c m ( 3 " )
Q = 1 . 2 4 8 9 h
0
-*
18 3
(3.11)
En stas cuaciones: Q=Gasto en (lps)
h=Carga (cm)
Las ecuaciones anteriores se han tabulado en el cuadro 21 y
graficado en la ámina 1.
110
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http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 120/145
Cuadro 1. elación arga-gasto, ifones e iferente iámetro
(lps)
CARGA
(era)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4 .0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9 .5
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
19.0
20.0
21.0
22.0
23.0
24.0
25.0
26.0
27.0
28.0
29.0
30 .0
DIÁMETRO
2.54
0,09
0,13
0 , 16
0,19
0,21
0,23
0,25
0,27
0,29
0,31
0,32
0,34
0,35
0,37
0,38
0,40
0,41
0,42
0,43
0,45
0,47
0,49
0,51
0,53
0,55
0,57
0,59
0,61
0,63
0,65
0,66
0,68
0,70
0,71
0,73
0,74
0,76
0,77
0,79
0,80
5.08
0,35
0,52
0,66
0,78
0,89
0,99
1,08
1,17
1,25
1,33
1,40
1,48
1,55
1,61
1,68
1,74
1,81
1,87
1,93
1,99
2,10
2,21
2,31
2,42
2,51
2,61
2,70
2,80
2,88
2,97
3,06
3,14
3,22
3,30
3,38
3,46
3,54
3,61
3,69
3,76
(cm)
7.62
0,87
1,25
1,54
1,79
2,01
2,21
2,39
2,56
2,72
2,88
3,02
3,16
3,30
3,42
3,55
3,67
3,79
3,90
4 , 01
4,12
4,33
4,53
4,72
4,90
5,08
5,26
5,42
5,59
5,75
5,90
6,05
6,20
6,34
6,48
6,62
6,76
6,89
7,02
7,15
7,28
111
8/15/2019 IMTA_028.pdf
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Lámina 61. urvas carga-gasto ara sifones
0 5 1 0 15 20 25 30
Carga (cm)
Ejemplo: btener l asto ue e ntrega en n surco, ediante n
sifón on iámetro e .08 cm, i a arga obre ste s e 15 m.
Mediante a urva (lámina
1),
se ngresa n l je orizontal on
la arga e 5 m, razando na ertical asta a ntersección on
la urva orrespondiente l iámetro e .08 m, artir e ste
punto,
e raza na orizontal asta l je ertical esultando n
gasto de 2.5 lps.
Considerando el cuadro 2 1, se obtiene un gasto de 2.51 lps gue
resulta de la arga e 15 m.
Sustituyendo en la ecuación 3.10, la arga (h) e 15 m, resulta
un asto e 2.51 lps.
Q = .5213 15)
'
581
.51
lps
112
8/15/2019 IMTA_028.pdf
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Lámina 62 . P laca con o r i f ic ios pa ra med i r gas to en su rcos
^
Tira de hierro de V, X ' / ,
de pulgada
Ran ra orladaen e rode
calibre 2D y cubierta con
plástico vmilico ransparen
te
Pernos de estufa da V,XV.
de pulgada
Plástico itado concemamo
a varil lade hierro calibre 20
con senador de vldno
Hierro ga lantea do de cali
bre 20
Sección A A
Detalle de a ventanil la
Detalle del oril lero
.Oríl lelo de corte
exacto
P ástlcouln I co ranspa en
ts de 3pulgadas X 8V, pul
gadas V,, a V, da pulgada
de spesor para cibur a ra
nura de la placa da «ub re
20» pagada a la placa c on
sell dor de vidrio
Sección B B
PLACA DE ORIFICIOS
Materiales uti l izados
Descripción
Lámina de hierro del 20 de 28 X28 pulgadas
Tira de hierro da V,X l
t
X 3 pulgadas
Tira de hierro de V,XV , X 7 pu lgadas
3 X9 V,pulgadas, plástico vlnll ico ransparente de '„ a V,da pulgada
Pernos de estufa de V, X% ds pu lgada
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Cuadro 22. oeficientes de escarga para orificios en laca
D i á m e t r o
(cm)
1 91
2 54
3 24
4 . 4 5
5 . 0 8
6 35
7 . 6 2
8 . 8 9
1 0 . 1 6
o r i f i c i o
( p u l g s )
( 3 / 4 )
( 1 )
( 1 3 / 8 )
( 1 3 / 4 )
( 2 )
C2 1/2)
( 3 )
( 3 1 / 2 )
( 4 )
C o e f i c i e n t e
F l u j o L i b r e
0 . 6 1
0 . 6 2
0 04
0 63
0 . 6 2
0 . 6 1
0 . 6 0
0 . 6 0
0 . 6 0
C o e f i c i e n t e
F l u j o s u m e r g i d o
0 . 5 7
0 . 5 8
0 61
0 61
0 61
0 . 6 0
0 . 6 0
0 . 6 0
0 . 6 0
Cuadro 23. asto ara orificios n laca (lps)
Carga
(era)
1 . 0
1.5
2 . 0
2 . 5
3 0
3 5
4 . 0
4 5
5 . 0
5 . 5
6 . 0
6 . 5
7 0
7 . 5
8 0
8 . 5
9 . 0
9 . 5
1 0 . 0
10 5
1 1 . 0
1 1 . 5
1 2 . 0
12 5
1 3 . 0
13 5
14 0
14 5
1 5 . 0
D i a m e t
4 45
0 . 4 3
0 . 5 3
0 . 6 1
0 69
0 . 7 5
0 . 8 1
0 87
0 . 9 2
0 . 9 7
1 02
1 06
1 11
1 . 15
1 19
1 . 23
1 . 2 6
1 . 3 0
1 . 3 4
1 . 3 7
1 . 41
1 44
1 . 4 7
1 . 50
1 . 5 3
1 . 5 6
1 . 5 9
1 . 62
1 . 65
1 . 68
r o o n f
6 . 3 5
0 . 8 6
1 . 0 5
0 . 2 1
1 . 35
1 . 4 8
1 . 60
1 71
1 . 81
1 . 9 1
2 . 0 0
2 09
2 . 1 8
2 26
2 34
2 . 4 2
2 . 4 9
2 . 5 7
2 . 6 4
2 . 7 0
2 . 7 7
2 84
2 90
2 . 9 6
3 . 0 2
3 . 0 8
3 . 1 4
3 20
3 . 2 6
3 31
c í o ( c m )
8 . 8 9
1 65
2 . 0 2
2 . 3 3
2 . 6 1
2 . 8 6
3 . 0 8
3 30
3 . 5 0
3 69
3 . 8 7
4 . 0 4
4 . 2 0
4 . 3 6
4 52
4 . 6 6
4 . 8 1
4 . 9 5
5 . 0 8
5 . 2 1
5 . 3 4
5 47
5 . 5 9
5 71
5 . 8 3
5 . 9 4
6 . 0 6
6 . 1 7
6 . 2 8
6 39
115
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http://slidepdf.com/reader/full/imta028pdf 125/145
4 ÉTODOS DE FORO PARA DESCARGAS EN QUIPOS DE BOMBEO
El bastecimiento e gua ravés e ozos s e uma mportancia,
porque constituye una alternativa para aquellas zonas que no
disponen de un escurrimiento superficial o de un vaso de
almacenamiento. Los métodos para aforar descargas de equipo de
bombeo se escriben a ontinuación.
4.1 Método de la scuadra
Para medir el flujo en tubos orizontales, ediante este étodo,
es necesario medir una distancia horizontal y una vertical,
componentes horizontal (L) y vertical (Y) respectivamente; la
primera se ide desde la cúspide del interior del tubo hasta un
punto de intersección con la omponente vertical, sta ultima se
mide artir e ste unto asta l unto onde l horro ae n
forma vertical (lámina 63) ste método de aforo es practico y
rápido, udiéndose plicar ubos orizontales escargando lenos
o arcialmente llenos.
Lamina 63. foro en ubo escargando lleno
— i — • — i — i — ¡ — • — T — i — i ' r
Para aforar n tubo que escarga lleno se requiere determinar la
componente orizontal del horro
(L)
ara edir sta omponente,
se a deado na scuadra adaptable (lamina 64), uyo ado enor,
componente vertical (Y ), iene na longitud de 30.5 cm (12"). En
el uadro 4 e ienen abulados os astos ara iferente ongitud
de horro iámetro e ubería, onocidas stas os ariables e
obtiene el alor el asto (lps).
117
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Lámina 4. scuadra ara foro
I S O
100
1 i ,
90
so
7 0
• t . ,
SO
. , 1 ,
1
so
4 0
. .
1
.
3 0
l i l i
so
. , 1
8
l
i l
1 1
t
8
t
118
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Cuadro 24. asto en ubo, escargando lleno (lps)
LONGITUD
CHORRO (CU)
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
62
64
66
68
70
72
74
76
78
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
100
5 .08
( 2 " )
1.7
1.9
2.0
2.2
2.4
2.6
2.7
2.9
3.1
3.2
3.4
3 .6
3.7
3.9
4 .1
4.3
4.4
4.6
4.8
4.9
5.1
5.3
5.4
5.6
5.8
6.0
6 .1
6.3
6.5
6.6
6.8
7.0
7.1
7.3
7.5
7.7
7.8
8 .0
8.2
8.3
8.5
7.62
(3 " )
3 .7
4 .1
4.5
4 .8
5.2
5.6
6.0
6.3
6 .7
5.0
7.4
7 .8
8.2
8.6
8 .9
9.3
9.7
10.0
10.4
10.8
11.2
11.5
11.9
12.3
12.6
13.0
13.4
13.8
14.1
14.5
14.9
15.3
15.6
16.0
16.4
16.7
17.1
17.5
17.9
18.2
18.6
DIÁMETRO DE LA
10.16
(4 " )
6 .4
7.0
7.7
8.3
9.0
9 .6
10.2
10.9
11.5
12.2
12.8
13.4
14.1
14.7
15.4
16.0
16.6
17.3
17.9
18.6
19.2
19.8
20.5
21.1
21.8
22.4
23 .0
23.7
24.3
25.0
25.6
26.2
26.9
27.5
28.2
28.8
29.4
30 .0
30 .7
31.4
32.0
15.24
<6">
14.6
16.0
17.5
19.0
20.4
21.9
23.3
24.8
26.2
27.7
29.2
3 0 . 6
32.1
33.5
35.0
36.5
37.9
39.4
40.8
42.3
43 .7
45.2
4 6 . 7
48 .1
49 .6
51.0
52 .5
53.9
55.4
56.9
58.3
59.8
61.2
62 .7
64.2
65.6
67 .1
68 .5
70.0
71.4
72.9
TUBERÍA (cm)
20 .32
( 8 " )
25.3
27.8
30.3
32 .8
35.4
37 .9
40.4
42 .9
45.5
48.0
50.5
53 .0
55.6
58.1
60 .6
63.2
65 .7
68.2
70.7
73.3
75.8
78.3
8 0 . 8
83.4
85 .9
88.4
9 0 . 9
93.5
96.0
98.5
101.0
103.6
106.1
108.6
111.1
113.7
116.2
118.7
121.2
123.8
126.3
2 5 . 4
(10 " )
39 .7
43 .7
47 .7
51.7
55.6
59.6
63 .6
67 .6
71.5
75.5
79.5
83 .5
87.4
91.4
95 .4
99.4
103.3
107.3
111.3
115.2
119.2
123.2
127.2
131.1
135.1
139.1
143.1
147.0
151.0
155.0
159.0
162.9
166.9
170.9
174.9
178.8
182.2
186.8
190.8
194.7
198.7
30 .48
(12" )
56.9
62.6
68.3
73.9
79.6
85.3
91.0
96 .7
102.4
108.1
113.8
119.4
125.1
130.8
136.5
142.2
147.9
153.6
159.3
165.0
170.6
176.3
182.0
187.7
193.4
199.1
204 .8
210.5
216.1
221.8
227.5
233.2
238.9
244.6
250.3
256.0
261.6
267.3
273.6
278.7
284.4
Ejemplo: determinar el gasto de una bomba, con tubo horizontal
descargando lleno, on n iámetro de 0.3 cm (8") na longitud
del chorro (L) e 50 m.
Considerando l uadro 4, e ngresa n a olumna orrespondiente
al iámetro de 20.3 cm en la linea ara una longitud de 50 m,
resulta n asto e 63.2 ps.
119
8/15/2019 IMTA_028.pdf
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Si el tubo descarga parcialmente lleno (lámina 65 ) , l gasto se
obtiene omo i fuera n ubo escarga llena, ero e etermina
el alor el irante (X) el gua, idiendo la istancia desde a
pared inferior asta la uperficie el gua. on ste irante (X)
y l iámetro nterior el ubo D) e btiene a elación (X/D);
con sta elación e ngresa l uadro 5, ara omar l orcentaje
(%) del rea con especto l ubo leno; inalmente se ransforma
este orcentaje a ecimal (%/100) se ultiplica por el asto a
descarga llena.
Lámina 65. foro n ubo escargando arcialmente lleno
2"
30.48)
Ejemplo: eterminar l asto e na omba on ubo orizontal que
descarga arcialmente lleno, uyo iámetro (D) s e 15.2 m (6")
y longitud de horro (L) e 8 m. i e ide n irante e acío
de 12 m.
Ingresando con estos valores de diámetro (D) y longitud (L) de
chorro n l uadro 4, esulta n asto e 5 ps, ue orresponde
al ubo escarga llena.
La elación e btiene on l irante e acío (X) iámetro D).
12
D
15.2
= .79
Con esta relación se ingresa en el cuadro 25 , para obtener el
porcentaje e rea on especto ubo leno, esultando 4.78 .
120
8/15/2019 IMTA_028.pdf
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Cuadro 5. orcentaje e rea on especto ubo lleno
X/D
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.17
0.18
0.19
0.20
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.26
0 .27
0.28
0.29
0.30
0.31
0.32
0.33
0.34
0.35
0.36
0.37
0.38
0.39
0.40
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.50
%
0.17
0.47
0.88
1.34
1.87
2.44
3.08
3.74
4.46
5.21
5.98
6.80
7.64
8.51
9.41
10.33
11.27
12.24
13.23
14.23
15.27
16.31
17.38
18.45
19.54
20.66
21.79
22.92
24.06
25.24
26.41
27.59
28.78
29.98
31.32
32.42
33.64
34.87
36.11
37.06
38 60
39.85
41.11
42.37
43.65
44.91
46.18
47 45
48.73
50.00
X/D
0.51
0.52
0.53
0.54
0.55
0.56
0.57
0.58
0.59
0.60
0.61
0.62
0.63
0.64
0.65
0.66
0.67
0.68
0.69
0.70
0.71
0.72
0.73
0.74
0.75
0.76
0.77
0.78
0.79
0 .80
0.81
0.82
0.83
0.84
0.85
0.86
0.87
0.88
0.89
0.90
0.91
0.92
0.93
0.94
0.95
0.96
0.97
0.98
0.99
X
51.27
52.55
53.82
55.09
56.35
57.63
58.89
60.13
61.40
62.64
63.89
65.13
66.36
67.58
68.81
70.02
71.72
72.41
75.99
74.76
75-95
77.08
78.21
79.34
80.44
81.54
82.62
83.68
84.78
85.77
86.77
87.76
88.73
89.67
90.59
91.49
92.36
93.20
94.02
94.79
95.54
92.26
97.30
97.56
98.13
98.66
99.12
99.52
99.88
121
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Finalmente, el gasto se obtiene transformando el porcentaje
anterior a ecimal y e ultiplica or l asto ubo leno.
Q
5
8 4
-
7 8
=29.7
lps
100
Que s l asto ara tubo escargando parcialmente lleno.
4.2 Medidores de élice.
Este tipo de edidor consiste de n ropulsor cónico conectado a
un egistrador e arga ediante na erie e ngranes. a élice
queda suspendida frente al centro del flujo (lámina 66)
La
velocidad de la hélice (rpm) es proporcional a la velocidad del
flujo en la ubería y omo el área e la sección transversal del
tubo es conocida, entonces se conoce el gasto medio. Se pueden
emplear n uberías esde 0 m asta 183 m (desde " asta 2 " ) .
El edidor egistra l asto nstantáneo l olumen otal; uando
esto ltimo curre e onoce omo edidor olumétrico otalizador.
Lámina 66. edidor olumétrico en ubería
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4.3 Medidores e rificio en tuberías
Los orificios en tuberías son generalmente circulares y se
encuentran entro el ubo orizontal n u xtremo e escarga.
Cuando l rificio e ncuentra n l ubo, a escarga o s ibre
y la carga
h)
ebe medirse en puntos situados aguas arriba y
abajo, respecto l rificio. sta arga, eneralmente se ide on
un anómetro.
Los tubos de orificio de uso más generalizado, para el aforo de
agua de riego y gasto en pozos, tienen localizado el orificio
circular n a escarga el ubo (lámina 7) ermiten a edición
de astos esde 3 ps asta 130 ps. l ubo ebe star ivel
el manómetro se coloca más o menos a 50 cm aguas arriba del
orificio. ingún codo, álvula u tros accesorios deben quedar
una distancia menor de 120 cm aguas arriba del manómetro. La
relación ntre l iámetro el rificio l ubo o ebe er enor
de 0.5
i ayor e 0.83.
Lámina 67. rificio circular colocado en la escarga de n tubo
Tapapaia uto maquinadaenBala om iipuHs
nnplBai» omoplacad»l ulllce
El asto a ravés el orificio de obtiene on la fórmula:
0 = C asjT. g h
( 4
.
1 }
1000
123
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donde: Q=Gasto (lps)
C=Coeficiente de escarga,
a=Area del orificio en (ci
g^Aceleracion de la ravedad (981 m/s
2
)
h=Carga sobre rificio (cm)
(cm
2
)
El coeficiente (C) de descarga depende de la relación
R)
ue
resulta el ociente e os iámetros e rificio ubo, si omo
de tros factores que fectan el asto n rificios. l alor el
coeficiente (C) uede obtenerse de la ráfica (lamina 6 8 ) , n a
que se ntra con el alor de (R) ado or:
R =
Diámetro orificio
Diámetro tubo
(4.2)
Lamina 68. oeficiente de escarga (C) ara orificios en ubo
aeo
W
O
u
J
w
a.
O
>
65
70
•\
75
80
aso
£5 60 SS JO 75
DIÁMETRO DEL ORIFICIO
RELACIÓN
DIÁMETRO DEL TUBO
.00 : .i
Ejemplo:
encontrar el gasto que pasa por un orificio de 12.7 cm
(5") ue e ncuentra n l xtremo e n ubo e 0.3 m
(8"),
si
la arga (h) n l anómetro es e 160 m.
124
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Sustituyendo os iámetros e rificio ubería n a cuación .2
R = — =
.625
8
Ingresando on sta elación (R) n a urva (lámina 68), esulta
un oeficiente (C) e 0.63.
El rea el orificio:
a I = .1416
1 2
'
7
= 26.7 cm
2
4 4
El gasto se obtiene sustituyendo el coeficiente (C), rea (a)
carga (h) n la cuación 4.1, esultando:
Ca/2
g h
=
0.63 26.7 ^/2 81 x l6 0
1000 1000
Q-44.8 lps.
125
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5 ÉTODOS DE FORO EN SISTEMAS DE IEGO PRESURIZADOS
En os istemas e iego resurizado n us iferentes odalidades,
se ncuentran colocados ispositivos e iego (aspersores, icro-
aspersores, goteros),
cuya función principal es distribuir
uniformemente na lamina e gua acia los ultivos, n asto
presión eterminados.
Para saber si los dispositivos de riego trabajan en óptimas
condiciones, n uanto asto resión e peración, s ecesaria
su valuación; a ual e leva abo or n étodo e ampo, ue
consiste en na rueba de foro.
5.1 Aforo e aspersores, icro-aspersores y goteros
La rueba e foro e asa n a elación olumen-tiempo onsiste
en determinar el tiempo de llenado de un recipiente, de volumen
conocido; ealizándose e a anera iguiente: e oloca e one
en operación el sistema como normalmente acostumbra el usuario,
cuidando que al efectuar la prueba se encuentre estabilizada la
presión.
Para ener na ejor recision alidez n a edición el asto,
se recomienda conectar una manguera flexible directamente en la
boquilla del aspersor (lamina
69)
con la finalidad de que la
descarga de este sea en forma directa al recipiente y asi evitar
posibles rrores.
Lamina 69. foro en n sistema de riego presurizado
127
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5.2 Relación gasto-presión
En eneral, l uncionamiento e n istema resurizado y l asto
que ntrega, ependen e ue e umplan os equerimientos e arga
establecidos
por l
abricante. Cuando
se
nstala
un
quipo
e
riego,
e
ebe uidar que rabaje entro
e
ste ango
e
resión
(carga),
de o
er sí,
l
quipo
o
uncionará como
s
ebido.
Si la resión (carga), proporcionada l istema es enor que la
establecida or l abricante, ste o ntregará odo l asto ara
el ual fue iseñado
n l
eor
e
os asos uede llegar
no
funcionar.
Si
a
resión roporcionada
l
istema
s
ayor que
a
equerida,
el gasto se ncrementa pero hasta cierto límite, pues el quipo
está diseñado para proporcionar cierto gasto.
Lo ue
curre
realmente s ue umenta
a
ricción
n
as aredes nteriores el
equipo, ncrementando
l
esgaste,
l
gua ale
e a
oquilla
n
forma pulverizada", isminuyendo sí a ámina ue lega l uelo.
La resión proporcionada
l
istema puede ser
de
os fuentes:
n
depósito elevado
o
quipo
e
ombeo.
Si
se
dispone
de un
depósito elevado,
la
presión puede
transformarse
en
nidades
e
arga ediante:
1
~^~ presión) =
0
m carga)
(5.2)
cm
2
Con la relación anterior, se hacen las conversiones
correspondientes para conocer
la
resión disponible
y
ompararla
con
la
resión requerida,
y sí
onocer
las
ondiciones
en que
trabaja
el
istema.
129
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GLOSARIO DE ÉRMINOS
AFORO:
ACUIFERO:
AZOLVE:
BOCATOMA:
CANAL:
Acción que consiste en medir el gasto que pasa a
través e a ección ransversal de na orriente.
Formación geológica que contiene un anto de agua
considerable.
Material inorgánico de ranos inos.
Estructura onstruida l omienzo e n anal, ara
regular l audal etener l aso e aterial de
arrastre en uspensión y edimentos en l anal.
Conducto rtificial ue irve ara over l gua e
un ugar tro, mpleando nicamente la uerza e
gravedad para realizar dicho ovimiento.
CARGA
HIDRÁULICA:
CAUDAL:
COMPUERTA:
CALIBRAR:
CONVERGENTE:
CIMACIO:
Es a istancia ertical omprendida esde n unto
de interés asta la uperficie libre el gua.
Volumen de agua que atraviesa la sección
transversal e na orriente, or nidad e iempo.
Dispositivo que onsiste n na laca óvil, lana
o curva, ue detiene o egula el aso del agua en
canales,
resas tras structuras idráulicas.
Determinar la función que relacione el gasto con
las variables que más lo afectan, esto en
estructuras hidráulicas tales como: canales,
compuertas o spersores.
Que se irige a n ismo unto.
Curva en forma de S prolongada, con un punto de
inflexión.
CORRIENTE:
CRESTA:
Masa de agua que e ueve.
Pared orizontal de a scotadura que e ncuentra
en contacto con l líquido.
131
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CAVITACIÓN:
CONTRACCIÓN:
Proceso ue onsiste n a ormación e urbujas e
aire n a ona e aja resión e na ubería e
su impulsión en la zona de alta presión, este
fenómeno se caracteriza por un "golpeteo" en la
tubería.
Reducción de la sección transversal del flujo de
agua después de asar or un orificio, ertedor o
escotadura.
DESCARGA
AHOGADA:
ESCOTADURA:
ESCALA:
ESTANCAMIENTO:
EROSION:
ESCANDALLO:
ESTACIÓN
DE FORO:
ESCUADRA:
FLOTADOR:
FUENTE DE
ABASTECIMIENTO:
GARGANTA:
Orificio escargando l tro ado el epreso, uyo
nivel está por abajo del canto inferior del
orificio.
Abertura practicada en la pared que limita un
líquido,
ara permitir su aso.
Graduación de n instrumento de edida.
Depósito que etiene l gua.
Arrastre de la capa superficial del suelo por
diversos gentes.
Pieza e lomo, ue or u eso irve ara antener
en u osición l olinete, vitar n o osible
que sea esviado de la ertical or la orriente.
Lugar en el cual se realizan sistemáticamente
observaciones ara onocer l égimen el asto e
una orriente.
Pieza etálica, e tro aterial, n orma e L"
para medir distancias en relación a dos líneas
perpendiculares.
Objeto flotante que
superficial del gua.
adquiere la velocidad
: edio or el cual se suministra el líquido a los
usuarios.
Parte ontraída e n anal e na bra, on na
sección de desagüe mínima, que es siempre más
pequeña que la ección ormal.
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INMERSIÓN:
INFILTRACIÓN:
Acto e sumergir en n iquido.
Entrada lenta del agua a través de los poros del
suelo.
LINEA DE
CORRIENTE:
LIMNIMETRO:
LIMNIGRAFO:
NOMOGRAMA:
MOLINETE:
MANÓMETRO:
OPERACIÓN:
PRESA
DERIVADORA:
PRESA
ALMACENAMIENTO;
PIEZOMETRO:
PARÁMETRO:
PARED UGOSA:
Línea que da la dirección de la velocidad del
fluido n ada unto o argo el flujo.
Escala raduada instalada n na stación e foro
para registrar el ivel del gua.
Dispositivo que da una representación gráfica de
las ariaciones del nivel del agua, en función de
tiempo.
Representación gráfica de fórmulas o unciones.
Dispositivo que sirve para medir la elocidad del
flujo en un punto cualquiera de una sección
transversal.
Instrumento ara edir la resión de los luidos.
Acciones y labores necesarias para el manejo del
agua en la irrigación.
Muro artificial construido sobre la sección
transversal de un ío y cuyo objeto es erivar en
forma ontrolada el gua acia un anal.
: stancamiento rtificial e os scurrimientos e
una uenca.
Dispositivo para medir la presión de una masa de
agua.
Cantidad empleada como atrón e comparación.
Pared sólida que limita una corriente y cuyas
irregularidades atraviesan la capa laminar
produciendo turbulencia.
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PERDIDA
DE ARGA:
Pérdida de nergía del flujo ntre os untos.
RÁPIDA: Tramo el anal on endiente uy ronunciada, ue
provoca un umento de elocidad.
RUGOSIDAD: Asperezas ue se resentan en na superficie.
RASANTE: Pendiente del fondo e n anal.
REMANSO: Elevación del nivel, aguas arriba, sobre la
superficie ormal n na orriente causada or na
obstrucción, al omo na resa o ompuerta.
REGADERA: Canal en el interior de la parcela que permite
llevar el gua asta l surco o elga
SONDEO: Medición de la profundidad de un cauce, con una
varilla onda, esde a uperficie el gua asta
el lecho n no arios untos.
SUPERFICIE
LIBRE:
Superficie de gua expuesta a a presión
atmosférica.
SIFÓN: Conducto errado n l ue e ace n acío irve
para rasladar l íquido e n ecipiente a tro.
SECCIÓN
TRANSVERSAL: Corte imaginario sobre un plano normal a la
dirección el flujo.
TIRANTE: Distancia vertical comprendida desde el fondo del
canal asta el ivel el gua.
TALUD: Pared lateral del canal que uede ser inclinada o
vertical.
TOMA: Estructura ara erivar a asa e gua n anal.
VELOCIDAD: Distancia recorrida or nidad de iempo.
VENTURI:
Medidor el ipo e strangulamiento n na ubería
y constituido por n ramo cilindrico corto.
VISCOSIDAD: Propiedad de los fluidos en los cuales el roce de
unas oléculas on tras, pone na esistencia al
movimiento niforme de su asa.
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imprimir enel mesdemayode 1992en
los talleres de Im presión y Diseño. La
edición constade500ejemplares,y su
cu i d a d o e s tu vo a ca rg o d e l a
Subco ordinación Ed itorial y Gráfica del
IMTA.