METODOS NUMERICOS

MECNICA DE FLUIDOS II

AFORO DE UN RIOI. INTRODUCCION

En el campo de la ingeniera civil, especficamente en el campo de la hidrologa, es necesario conocer los mtodos, para determinar las distintas caractersticas, de fuentes de agua, teniendo en cuenta que este es uno de los elementos vitales para el hombre, y por ende uno de los objetivos primordiales de la ingeniera.En el prrafo anterior se hizo mencin a las propiedades de las fuentes de agua, ya que con el conocimiento de estas, determinaremos el posterior empleo que asignaremos a estos recursos naturales teniendo como objeto optimizar la calidad de vida en nuestro mundo.

Una de las caractersticas fundamentales de los recursos hdricos, especficamente cuando hablamos de los ros es el caudal, esta caracterstica de un ro nos permite interpretar la cantidad de agua que transcurre por el rio en M3/seg.

II. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL: Determinar el caudal de un rio.

OBJETIVO ESPECFICO:

Determinar el rea de una las secciones transversales de un rio por medio del mtodo de Simpson. Determinar la velocidad del rio en un tramo especfico.III. JUSTIFICACIN

Dentro de la ingeniera civil del estudio de los recursos hdricos desempea un papel de vital importancia, ya que estos son la primordial fuente de vida y energa de nuestro planeta, es deber de nosotros los ingenieros utilizar de forma ptima estos recursos, por lo que es necesario conocer la forma de determinar las caractersticas de estos recursos, especficamente de los ros; motivo por el cual realizaremos esta prctica, con el fin de aprender a determinar el caudal de un rio.IV. BREVE MARCO TEORICO.1. AFORAMIENTO DE RIO

Es la determinacin del gasto o caudal del curso de agua en lugares especificados de ros o canales.

La cantidad de agua que pasa por una seccin determinada en un tiempo dado viene a ser el caudal

El caudal esta dado por el producto de los factores los cuales son: la superficie de la seccin atravesada por la corriente y la velocidad media del agua en esta seccin.

La superficie de la seccin atravesada por el agua se ha determinado de la siguiente manera:

1.1.- METODOS DE AFORO EN CANALES NATURALESDentro de las tcnicas ms comunes de aforo en una corriente se tiene: utilizacin de vertederos, aforo con correntmetro o molinete, mtodo de la velocidad superficial y la utilizacin de trazadores. Tambin dentro de los estudios de hidrulica fluvial recientes realizados en la Universidad Nacional se plantea una nueva metodologa que permite estimar el caudal a banca llena de la seccin de estudio con base en las caractersticas morfomtricas de la seccin con la ecuacin de Manning dimensionalmente homognea. A continuacin se presenta una recopilacin bibliogrfica de cada uno de los mtodos.

1.1.1- METODO DE AREA - VELOCIDAD.- Expresan el gasto como un producto del rea transversal de la corriente multiplicada por su velocidad promedio.normalmente el rea perpendicular al flujo se obtiene midiendo la geometra de la seccin transversal y, la velocidad del caudal se puede determinar con molinetes, flotadores, tubos pitot , colorantes, soluciones salinas, trazadores qumicos y radioactivos o aplicando el mtodo de la trayectoria y dentro de este mtodo se encuentra el mtodo del flotador entre otros.2. METODO USADO PARA EL AFORO DEL RO

Por facilidad y economa, se decidi usar el mtodo del flotador para determinar el caudal del rio, el cual describimos detalladamente a continuacin.2.1. EL METODO DEL FLOTADOR.-El procedimiento es ideal para caudales mayores y en ros o quebradas, por tanto se recomienda seguir lo siguiente:

1. Tomar un sitio donde no haya desnivel elevado, evacuar las piedras y plantas acuticas para que la corriente sea ideal, en cada orilla se clavan dos estacas siguiendo el curso del ro, generalmente de 5 metros.

2. Medir dentro de esa misma longitud el ancho y sacar el promedio de las medidas.

3. Medir la profundidad en diversos puntos y calcular una profundidad media.

4. Utilizar una naranja u otro elemento flotante y soltarlo al inicio de la corriente en el punto inicial de la medicin, tomando el tiempo en segundos, haciendo este mismo ejercicio varias veces hasta hallar la velocidad media.

5. Multiplicar, ancho promedio X profundidad media X Velocidad Media /1000 el caudal nos da en litros/segundo.

2.2. PROCESO DEL METODO USADODejamos el flotador en el inicio de nuestro tramo elegido, y medimos repetidamente el tiempo que este tarda en atravesar dicho tramo, repetidas veces.Luego se determinara la velocidad fcilmente, dividiendo la distancia entre el promedio de los tiempos tomados en el paso anterior.La determinacin del rea debe hacerse dividiendo el espejo de agua en varios segmentos iguales, de tal forma que tenga una serie de figuras geomtricas consistente en triangulas y trapecios cuyos lados estn dados por las profundidades (di) del Agua y, las alturas, por la longitud del segmento (x/n).Como se muestra en la figura.

2.2.1. CALCULO DEL REA: X = anchura del espejo de aguan = numero de segmentos en que se divide el espejo

di = profundidad del agua y se debe observar ( n 1)tirantes , para (n) segmentos en una seccin

V. DESARROLLO DE LA PRCTICA1. PROCESO REALIZADO.A. UBICACIN DEL TRAMO ELEGIDO:El tramo elegido, para el desarrollo de nuestra prctica, se encuentra ubicado en el departamento de CAJAMARCA en la provincia de CAJAMARCA, en el distrito de Baos del Inca.

El rio elegido, fue el rio CHONTA; elegimos un tramo que se ubica, aproximadamente a 660 aproximadamente del puente colgante de esta localidad.

RIO CHONTA DE LA LOCALIDAD DE BAOS DEL INCA

TRAMO ELEGIDO:

B. MEDICION DE LA DISTANCIA DE RECORRIDO

Medimos la distancia, la cual iba a recorrer el flotador: 17.6 m C. MEDICION DE LA VELOCIDAD.Para medir la velocidad del rio se uso el mtodo del flotador ya antes mencionado, para lo cual utilizamos botellas descartables de diferentes tamaos, as como otros objetos.D. SECCION TRANSVERSAL DEL RIO: Se eligi una seccin transversal del rio, apropiada por su profundidad y fcil acceso, la cual tiene una dimensin de 9.96 m.V. DESCRIPCION DEL MATERIAL USADO UNA CINTA METRICA

UN CRONOMETO O RELOJ

VARA DE MADERA FLOTADOR: Botellas Descartables de 600 ml. CORDEL

FLOTADOR CORDEL CRONOMETRO

LIBRETA DE APUNTES WINCHAVI. RESULTADOS DE PRCTICA

A).- DATOS OBTENIDOSLARGO(m)ANCHO(m)

17.60 9.96

PERFIL DEL RIODATOS OBTENIDOS:DISTANCIA (m)PROFUNDIDAD(m)

00.16

0.50.261

10.233

1.50.343

20.471

2.50.972

30.369

3.50.362

40.394

4.50.471

50.47

5.50.534

60.605

6.50.593

70.498

7.50.379

80.333

8.50.302

90.322

9.50.262

9.960.189

MEDICION DE LA VELOCIDADN DE PRUEBASDISTANCIA (mts.)TIEMPO(S)VELOCIDAD

m/s

117.611.571.5212

217.611.651.5107

317.611.531.5265

VELOCIDAD PROMEDIO = 1.5161

FORMA GEOMETRICA QUE TUVIERON LAS AREAS DIVIDIDAS DE LA SECCION

EJEMPLO FIG. UN TRAPECIO

a

AREA 1

aAREA 2 b

FORMULA:AREA 1 = (a*b)/2AREA 2 = a*b

AREA TOTAL = 4.755 cm2 = 0.48 m2AREA CALCULADA POR EL MTODO DE LOS TRAPECIOS:Obtuvimos un area de 4.0625 m2 DETERMINACION DEL CAUDALQ = V x Area de La Seccin

Q = 1.5161 X 4.0625 = 6.1592 M3/sVII. COCLUSIONES

El caudal del rio es de 6.1592 M3/sVIII. BIBLIOGRAFIA

MODEL 10-AU-005 FIELD FLUOROMETER USERS MANUAL. TURNER DESIGNS. SUNNYVALE, C.A. STREETER/ WYLIE. MECNICA DE FLUIDOS.

ANEXOS

GRUPO DE TRABAJO EN EL TRAYECTO

SECCION ELEGIDA

MEDICION DE LA PROFUNDIDAD

PREPARANDO EQUIPO Y TOMA DE DATOS

Q = A .V

TRAMO ELEGIDO

TRAMO ELEGIDO

EMBED AutoCAD.Drawing.17

Determinacin del Caudal de Un Rio

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