DETERMINACION DE CAUDALES

INTRODUCCION

OBJETIVOS

1. Conocer los diferentes métodos de la medición de caudales.2. Conocer algunos tipos de estructuras utilizadas para medir caudales.

MARCO TEORICO

Caudal: Cantidad de flujo que pasa por unidad tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un área en la unidad de tiempo.

Método teórico:Q= caudalV= volumenT= tiempo

Método volumétrico: Para medir pequeños caudales, que son los que escurren en los surcos de riego. Para ello es necesario contar con un depósito de volumen conocido, en el cual se recoge e agua, anotando el tiempo que demora en llenarse. Esta operación puede repetirse 2 ó 3 veces y se promedia con el fin de asegurar una mejor exactitud.

Método de la trayectoria: Para tuberías y bombas. Se mide la trayectoria de la parábola formada por el caudal de agua.

Q=V/T

TÉCNICAS DE AFORO EN CAUDALES NATURALES

Técnicas más comunes de aforo en una corriente:

1. Utilización de vertederos: Los vertederos son diques que se oponen al flujo y poseen una forma geométrica regular por la cual pasa e flujo.

En general hay dos tipos de vertederos:- Los de pared gruesa: Se utilizan para el control de excedencias y su evacuación puede

ser libre o controlada.

- Los de pared delgada: para medir el caudal. Flujo uniforme antes del vertedero.Se cumple la ley de presiones hidrostática. Los efectos de viscosidad y tensión superficial se consideran despreciables.El correcto funcionamiento de un vertedero de pared delgada debe garantizar que la lámina de agua este vertida siempre a presión atmosférica.

El vertedero rectangular puede trabajar con o sin contracciones laterales, entonces se define como dique cuya cresta está definida por el ancho del canal.

Q=23Cd∗b√2 ghxy∗32

Q= Caudal b=ancho de la cresta g=9.81m/s2

Cd= coeficiente de descarga h=altura

Vertedero triangular: se usa para medir caudales pequeños, menos de 30 L/s.

Vertedero trapezoidal: es la combinación de un vertedero rectangular con contracciones más uno triangular. Este tipo de vertedero por falta de precisión y estudio se ha usado comúnmente para aforar aguas destinadas al riego.

2. Aforo con correntómetros o molinete3. Método de la velocidad superficial

GUÍA

1. ¿Qué otra fórmula se conoce para la determinación de caudal?Q=AvDónde A=área y v=velocidad

2. ¿Cuáles son los tipos de aforo?- Método área – Velocidad

- Método de la altura piezométrica

3. Mencione los métodos utilizados en la práctica- Método volumétrico

4. ¿Qué aspectos se toman en cuenta para el método de vertederos?a) La mayoría de descargas se realizan por medio de tuberías b) Lograr coincidir un vertedero de geometría conocida (rectangular con o sin

contracción, triangular o trapezoidal) y graduado con el ancho del canal es bastante improbable se encuentran las ecuaciones que deben utilizar para establecer el caudal, según el tipo de vertedero. Ecuaciones según el tipo de vertedero

En caso de encontrar instalado en el efluente un vertedero con una geometría diferente a las consignadas en el cuadro, se debe contar con su ecuación de calibración para calcular el caudal, de lo contrario no puede determinarse este valor en campo. Si se instala el vertedero en el momento del aforo, se debe tener cuidado de cubrir la totalidad del ancho del canal de manera que todo el flujo se vea represado por el vertedero, adicionalmente se deben tener las siguientes precauciones: a) Se recomienda utilizar vertederos triangulares para descargas pequeñas, en dónde se debe cuidar que la cabeza (H) mínima sea de 6 cm y la máxima de 60 cm. b) La placa del vertedor debe ser una hoja metálica o de otro material con poca aspereza, ya que al aumentar la aspereza del lado corriente arriba de la placa del vertedor el coeficiente de la ecuación de calibración aumenta, al incrementarse el espesor de la capa límite.

5. ¿Con que otro nombre se le conoce al vertedero trapezoidal?- Vertedero de Cipolletti

6. ¿En qué proyectos de ingeniería se requiere hacer estudios de caudales?Tuberías, puentes, riegos

7. ¿Qué es el correntómetro?Este medidor se puede utilizar para determinar con precisión la velocidad de la corriente en cursos de agua, canales, ríos y en el mar. Las mediciones se realizan mediante una hélice montada en el tubo o tubos o conectada a un cable que si es necesario puede llevar un peso. El conjunto completo incluye un medidor de velocidad de corriente aerodinámico con hélice de plástico, un contador digital, alargos con división en tamaños, cable, accesorios y una maleta.

8. ¿Qué es acequia?Una acequia es un canal por donde se conducen las aguas para regar. De origen árabe, estas construcciones, a pesar de ser conducciones de agua, difieren de los tradicionales canales heredados de los romanos. El uso principal es el riego del campo y la utilización de los planos y niveles del terreno para la distribución y conducción del agua, por lo que suelen distribuirse en ramales. Difícilmente en una acequia observaremos construcciones como los acueductos; no obstante se pueden observar otras construcciones como los azudes o presas, las golas o compuertas de las acequias y las tornas, que sirven de retorno del agua sobrante al río.

INVESTIGACIÓN

1. ¿Cuál es la aplicación de cálculo de caudales en riegos?El caudal de cada surco se debe ajustar a la longitud y pendiente del mismo y a la naturaleza del suelo. A mayor caudal corresponde un avance más rápido del agua en el surco. Por lo general, el mayor aprovechamiento del riego se consigue cuando el mojado del surco se hace con el avance más rápido posible, y ello requiere utilizar el máximo caudal que no cause erosión (caudal máximo no erosivo). Una vez que el agua ha llego al extremo del surco se reduce el caudal de forma que satisfaga únicamente los requerimientos de la velocidad de infiltración, y se mantiene hasta el final del riego (caudal permanente).

Q = caudal P = pendiente del surco (%)

El caudal permanente se calcula de acuerdo con la velocidad media de infiltración en el surco. Los valores de la velocidad de infiltración para distintos tipos de suelo aparecen en la tabla 8.1.

2. ¿Cuáles son las especificaciones para los valores de caudal?

3. ¿Ventajas y desventajas de los diferentes métodos para el cálculo de caudal?

TODO DE AFORO

DE CAUDAL

VENTAJA DESVENTAJA

Vertederos -La utilización de vertederos permite conocer en

forma instantánea el caudal que se quiere medir,

ya que tienen tablas donde por cada altura de

agua tenemos un caudal

-No permite la medición de caudales de líquidos con alto

contenido de sólidos en suspensión por las acumulaciones

que puede provocar.

-La pérdida de carga que ocasiona es relativamente alta

- Hay que elegir el lugar, para el cual se debe profundizar y

ensanchar el canal

Volumétrico -Es un método sencillo, exige poco equipo y es

muy preciso si se aplica con un cuidado

razonable.

-Mientras más grande sea el depósito, mayor

será el tiempo necesario para llenarlo y más

precisa la medición.

 Disponibilidad de materiales y equipo