UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA
E.F.P
Ingeniería Civil
PORTADA
TRABAJO N⁰ 01: AFORO DEL RIO HUATATAS
DOCENTE : Ing. LEÓN PALACIOS, Edward
ALUMNOS : ANGULO GONZALES, Pablo
ARONÉS OCHANTE, Giancarlo Aldair
LÓPEZ VARGAS, Cliver Rubén
MALDONADO DÍAZ, Eden Manuel
POMASONCCO MUÑOZ, Gregorio
Winkebried
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HIDRÁULICA FLUVIAL
(IC- 426)
UNSCH
2014
ÍNDICE
Contenido
PORTADA......................................................................................................................................1
ÍNDICE..........................................................................................................................................2
I. INTRODUCCIÓN....................................................................................................................3
II. OBJETIVOS............................................................................................................................4
OBJETIVO GENERAL..................................................................................................................4
OBJETIVOS ESPECIFICOS...........................................................................................................4
III. MARCO TEÓRICO..............................................................................................................4
RIO............................................................................................................................................4
ORIGEN.....................................................................................................................................4
CUENCA....................................................................................................................................4
AFORO DE RÍOS .......................................................................................................................5
MÉTODOS PARA AFORAR.........................................................................................................5
MÉTODO DEL FLOTADOR.........................................................................................................6
IV. UBICACIÓN.......................................................................................................................8
4.1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA.............................................................................................8
4.2. UBICACIÓN POLÍTICA....................................................................................................8
V. ACCESOS...............................................................................................................................9
VI. LOCALIZACIÓN DESCRIPTIVA..........................................................................................10
VII. ORIGEN DEL RIO.............................................................................................................11
VIII. MATERIALES E IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD.............................................................14
IX. PROCEDIMIENTO DEL AFORO.........................................................................................15
1. PRIMER PASO: ELECCIÓN DEL PUNTO DE AFORO...........................................................15
2. SEGUNDO PASO: MEDICIÓN DE LA LONGITUD DEL TRAMO...........................................16
3. TERCER PASO: MEDICIÓN DE LOS TIRANTES DE LAS SECCIONES TRANSVERSALES.........16
4. CUARTO PASO: MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD SUPERFICIAL...........................................19
5. QUINTO PASO: CÁLCULO DEL CAUDAL DEL RÍO.............................................................20
X. CONCLUSIONES..................................................................................................................22
XI. RECOMENDACIONES......................................................................................................22
XII. BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................22
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I. INTRODUCCIÓN.
La determinación de la cantidad de agua que lleva un canal o un
curso de agua se llama aforo, determinación de dicho caudal es
importante para varios fines como para la toma de decisiones en
recursos hidráulicos, manejo de agua, diseño y calibración de
estructuras, cálculo de descargas, determinación de las pérdidas de
agua.
En resumen el régimen de caudales es un dato básico, indispensable,
para todos los diseños hidráulicos y para muchas obras civiles en los
que ellos son parte importante como las carreteras, puentes,
acueductos, presas, instalaciones hidroeléctricas, obras de riego,
defensa contra inundaciones, etc. En este trabajo conoceremos los
distintos métodos y las condiciones de empleo de estos.
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II. OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL
Calcular el caudal del rio Huatatas.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Aforar el rio Huatatas por el método del flotador.- Usar los instrumentos adecuados y realizar correctamente el
aforo.- Realizar los cálculos necesarios en gabinete, para conocer el
caudal del rio Huatatas, con los datos de campo obtenidos.
III. MARCO TEÓRICO.RIO
Son corrientes de agua que se desplazan por la parte continental desde las partes más altas hacia las más bajas, para llegar a desembocar en otro rio, lago o en el océano.
ORIGEN
Se origina en lagos, lagunas, deshielos, precipitaciones, aguas subterráneas y en otros ríos.
CUENCA
Se conoce también como cuenca vertiente, cuenca de aporte, cuenca de drenaje o simplemente cuenca de un río (permanente o temporario), considerando un punto dado de su curso, al área limitada por un contorno, en el interior del cual el agua precipitada escurre por su superficie, se concentra y pasa por el punto determinado (punto de aforo).
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AFORO DE RÍOS .
El aforo es la operación de medición del caudal en una sección de un
curso de agua.
El caudal de un curso de agua en una sección, es el volumen de agua
que pasa por la misma en una unidad de tiempo.
MÉTODOS PARA AFORAR
Los distintos métodos para aforar son:
- Aforo por el método del flotador.
- Aforo por el método volumétrico.
- Aforo en una sección de control (Estructuras hidráulicas).
- Aforo por método químico.
- Aforo por compuertas.
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MÉTODO DEL FLOTADOR
Pueden ser objetos flotantes cualesquiera, adquieren prácticamente
la misma velocidad que el agua en contacto con ellos, y se emplean,
por tanto, para medir la velocidad en la trayectoria que recorren. Se
emplean tres clases de flotadores: de superficie, de subsuperficie, y
de bastón o varilla. [1]
- FLOTADOR DE SUPERFICIE O SIMPLE
Cualquier objeto que flote con su centro de
gravedad cerca de la superficie libre del agua,
puede usarse como flotador de superficie. Los
flotadores de superficie dan la velocidad cerca
de la superficie libre de la corriente. La velocidad media en la vertical
se obtiene multiplicando la velocidad en la superficie por un
coeficiente (0.80 a 0.95, siendo el promedio 0.85). [1]
- UN FLOTADOR DE SUBSUPERFICIE O DOBLE.
Consiste en un flotador de superficie unido por
un cable a otro objeto sumergido de mayor
peso tal que mantenga tirante el cable y sin
hundir el flotador de superficie. Como el flotador
sumergido es relativamente grande, se desprecia por lo general el
efecto del de superficie. Para obtener directamente la velocidad
media en la vertical, el flotador sumergido debe quedar a alrededor
de 0.6 de la profundidad media a lo largo de la trayectoria seguida. El
flotador de subsuperficie tiene poco valor para aforos de corrientes.
Se usa a veces para determinar la velocidad y dirección de las
corrientes subsuperficiales en lagos, puertos y otras grandes masas
de agua. [1]
- LOS FLOTADORES DE BASTÓN O VARILLA.
Se construyen con palos de madera o cilindros
metálicos huecos contrapesados en un
extremo, de manera que floten
aproximadamente en posición vertical con el
extremo sin contrapeso saliendo ligeramente de
la superficie del agua. Deben acercarse lo más posible al fondo del
cauce sin que lo toquen en ningún punto de su trayectoria. Los
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flotadores de varilla son más satisfactorios en los canales artificiales o
en las corrientes naturales de sección regular.
Francis V dedujo la siguiente fórmula:
En la cual v es la velocidad media en la vertical, Vr la velocidad media
del flotador de varilla, D la profundidad del agua, y D' la distancia de
la parte inferior del flotador al lecho del canal. La relación anterior da
mayor exactitud con valores pequeños de D'/D y no debe emplearse
cuando D' sea mayor de 0.25D.
PROCEDIMIENTO
Antes de efectuar un aforo con flotadores, deberá elegirse un tramo
de canal tan recto, uniforme y sin corrientes parásitas como sea
posible. En los canales más pequeños, la longitud del tramo deberá
ser doble del ancho de la corriente, con un máximo de 90 m para las
corrientes anchas.
Se eligen dos secciones transversales separadas por una distancia L.
Se tienden cordeles marcados con etiquetas identificadoras cada 3 m
o a algún otro intervalo conveniente, transversalmente a la corriente
encima de las secciones correspondientes. Se hacen sondeos a lo
largo de estas secciones transversales. Se observa el tiempo
empleado por los flotadores para pasar entre las secciones
transversales y el sitio por donde pasan los flotadores en cada
sección. [1]
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IV. UBICACIÓN.
IV.1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA.
Figura N° 01: Ubicación geográfica
Se encuentra al N.E. de la Plaza de Armas Ayacucho – Huamanga.
IV.2. UBICACIÓN POLÍTICA.
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Plaza de Armas
Lugar de Aforo
Coordenadas UTM:Este: 587990 Norte 8547338 Cota: 2550 msnmHuso:18L
Rio Huatatas
Rio Alameda
Carretera
Leyenda
Figura N° 02: Accesos
VI. LOCALIZACIÓN DESCRIPTIVA.
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Plaza de Armas Huamanga
- El punto de partida fue el paradero Huanta desde donde nos desplazamos mediante una movilidad que nos llevó aproximadamente unos 200 metros más allá del grifo PALUCO en la Carretera Huanta-Ayacucho.
- El recorrido a pie comenzó en la intersección entre la Carretera Huanta-Ayacucho y una trocha, el cual está señalado en la imagen (punto celeste).
- Se pudo apreciar que la zona era muy accidentada.- Durante el recorrido se pudo apreciar que los pobladores de la
zona tenían siembras de maíz en pequeñas parcelas que se encontraban al lado del río alameda. Lo cual es muy preocupante ya que el río mencionado se encuentra muy contaminado, y sus aguas no son recomendables para el riego de sus cultivos, ya que atentan contra la salud de las personas.
- El recorrido a pie fue aproximadamente unos 700 metros hasta llegar al punto de aforo.
Imagen del recorridoFuente : Google Earth
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Punto de aforo
Grifo PALUCO
VII. ORIGEN DEL RIO
Origen: Pluvial
Cuenca: Mantaro
Desembocadura: Océano Atlántico
Cuenca del MantaroFuente: ANA
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VIII. MATERIALES E IMPLEMENTOS DE
SEGURIDAD.
DOS WINCHAS UN FLEXÓMETRO
FLOTADOR DE TECNOPOR CRONOMETRO
TUBO DE PVC CORDEL
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SOGA
IX. PROCEDIMIENTO DEL AFORO.
1. PRIMER PASO: ELECCIÓN DEL PUNTO DE AFORO.
Una vez llegado a la intersección de los Ríos Alameda y Huatatas buscamos un tramo arriba del Rio Huatatas para proceder con el aforo.
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Fotografía N° 01: Intersección de los Rios Alameda y Huatatas
Fotografía N° 02: Intersección de los Rios Alameda y Huatatas
2. SEGUNDO PASO: MEDICIÓN DE LA LONGITUD DEL TRAMO.Seleccionamos un tramo del río de una longitud de 12.00 m, sin
piedras grandes, ni troncos de árboles, en el que el agua fluya
libremente, sin turbulencias, ni impedimentos. Como se muestra
en la fotografía.
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Lugar de aforo
Fotografía N° 03: Medición del Tramo de Aforo
3. TERCER PASO: MEDICIÓN DE LOS TIRANTES DE LAS SECCIONES
TRANSVERSALES.
En el tramo seleccionado, ubicamos las secciones del río que
presenten las condiciones promedio y en las que se facilite la
medición del área transversal.
Medimos tirantes cada 50 centímetros ya que el ancho de la
sección A-A es 12.3 m. y de la sección transversal B-B es 12.6
m.
Fotografía N° 04: Tomando mediciones de los tirantes en la Secciones
Transversales
DATOS DE CAMPO: Tirantes de las Secciones
Transversales.19
12.00 m
SECCIÓN
TRANSVERSAL A - A
SECCIÓN
TRANSVERSAL B - B
PUNTO TIRANTE PUNTO TIRANTE
1 3.00 1 16.00
2 13.00 2 12.00
3 19.00 3 21.00
4 17.80 4 20.80
5 32.00 5 21.50
6 34.40 6 26.50
7 40.00 7 37.60
8 40.30 8 32.00
9 34.00 9 33.40
10 45.00 10 27.00
11 39.50 11 34.50
12 27.80 12 32.50
13 29.00 13 28.80
14 36.00 14 28.70
15 40.50 15 35.00
16 29.00 16 38.00
17 38.00 17 45.00
18 46.00 18 40.00
19 37.00 19 55.00
20 32.00 20 50.00
21 10.00 21 47.00
22 18.00 22 30.80
Tabla N° 01: Medidas tirantes de las secciones transversales
A y B.
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4. CUARTO PASO: MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD SUPERFICIAL.
Se ubicó una persona en la parte central de la sección transversal AA
del rio con el flotador y otra en la sección transversal BB para
recepcionar el flotador. Una tercera persona registro el tiempo
recorrido por el flotador desde la sección AA hacia la sección BB,
repitiéndose 5 veces el mismo procedimiento y la cuarta persona se
encargó de hacer las anotaciones respectivas con las vistas
fotográficas.
DATOS OBTENIDOS EN CAMPO.
Tabla N° 02: Registro de los tiempos
La velocidad superficial del río (V) se obtendrá de la siguiente
manera:
Se sabe que: V=dt
d=12.0m
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Fotografía N° 05: Recorrido del flotador.
A
A
N° TIEMPO
(s)1 10.26
2 10.10
3 9.52
4 10.45
5 10.17
PROMEDIO 10.10
t=10.10 s
V= 12.0m10.10 s
=1.2m /s
5. QUINTO PASO: CÁLCULO DEL CAUDAL DEL RÍO.
Ahora Hallamos la velocidad media con un factor de corrección ya
que el flotador sólo refleja la Velocidad Superficial.
Según SENAMHI[1], El Factor de Corrección es:
Según el texto de Hidrología[2] , El Factor de Corrección es:
Siendo el factor de corrección K=0.85, el elegido para nuestro caso.
V Media=KxV
V Media=0.85∗1.2
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V Media=1.02m / s
El Área de la Secciones Transversales obtenidas en la figura 3, fue:
AA−A=3.302m2
AB−B=3.567m2
El Promedio de las áreas será:
A promedio=3.435m2
Finalmente el Caudal del Río será.
Q=V Media . APromedio
Q=1.02∗3.435
Q=3.504m3/s
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X. CONCLUSIONES.
El Método del Flotador es un método que no necesita mucha
inversión.
A comparación con otros métodos es más fácil de realizar, y es
bastante aproximado.
El flotador sólo refleja la Velocidad Superficial, por lo tanto se le
tiene que multiplicar por un factor de corrección para que nos
de la Velocidad Media.
Según SENAMHI:
O.75 Vs < Vm < 0.90 Vs
(cauces pequeños) (cauces grandes)
Consideramos: Cauce Mediano, por tanto Vm = 0.85 Vs
El cálculo de caudales es un dato básico e indispensable para
muchas obras civiles e hidráulicas.
XI. RECOMENDACIONES.
Antes de efectuar un aforo con flotadores, deberá elegirse un
tramo de canal tan recto y uniforme como sea posible.
El flotador para este método tiene que ser de tamaño pequeño
para evadir la resistencia del viento.
XII. BIBLIOGRAFÍA.
[1] Ing. G. Chamorro de Rodríguez / Guía De Hidrometría Estimación
del caudal por El método de flotadores/ [monografía en Internet].
Senamhi / Dr-Lima Nº 01 - 2011 [acceso 7 de Abril de 2014].
Disponible en:
http://www.senamhi.gob.pe/usr/cdc/AFORO_X_FLOTADORES.pdf
26
[2] A. Cahuana Andia, W. Yugar /Material de apoyo didáctico para la
enseñanza y aprendizaje de la asignatura de hidrología CIV-233 /Pag.
141.
XIII. ANEXO
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