3ra Práctica - Aforo De Caudales - Aux Civ 230

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA TOMÁS FRIAS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

PRÁCTICA Nº3 AFORO DE CAUDALES MÉTODO DEL CORRENTÓMETRO MÉTODO DEL FLOTADOR MÉTODO DEL AFORADOR RBC 1. INTRODUCCIÓN (A cargo de cada estudiante mínimo 1 hoja o 500 palabras, realizarla de acuerdo a la práctica) 2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL  Conocer y comprender todos los procedimientos y metodologías para la determinación de caudales en cauces naturales, canales de captación de riego, acequias, etc. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS    



Determinar por medio del Correntómetro o Mini molinete la velocidad media de la corriente o flujo en un cauce natural Realizar levantamiento de perfiles transversales del río. Determinar por medio del método del flotador la velocidad de la corriente o flujo en un cauce natural. Realizar utilizando un aforador RBC la medición del caudal en un canal de captación para riego (Simular uno si no es posible hacerlo en uno en funcionamiento) Hallar el coeficiente de descarga teórico del Aforador RBC y su Curva calibrada a la ecuación 𝑄 = 𝐶 ∗ 𝐻 𝑚 Comparar y analizar resultados.

3. FUNDAMENTO TEÓRICO. (A cargo de cada estudiante mínimo 3 hojas, realizarla de acuerdo a la práctica) 4. PROCESAMIENTO EXPERIMENTAL 4.1. MATERIALES. 1. 2. 3. 4.

Aforador RBC Flotador Correntómetro USGS Pygmy Current Meter Una regla metálica preferentemente de 50 cm.

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA TOMÁS FRIAS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL 5. 6. 7. 8. 9. 4.2.

Un cronómetro Un nivel de Ingeniero. Flexómetro Botas de Goma Calculadora y Libreta de Apuntes. REALIZACIÓN.

4.2.1. AFORO MÉTODO DEL CORRENTÓMETRO USGS PYMY CURRENT METER El sitio de aforo ideal es el que presenta una distribución típica de velocidades (ver Figura 2) y en la mayoría de los casos es posible identificarlo a través de una evaluación visual, para ello se deben tomar en cuenta los siguientes aspectos: El sitio debe ser fácilmente accesible e identificable (referenciado). • El flujo debe ser preferentemente normal (subcrítico, tranquilo) y sin oleajes. • El tramo de medición (canal) debe ser lo más recto y uniforme posible. • El flujo debe estar libre de cualquier perturbación, evitar remolinos, remansos, cambios súbitos de sección, obstrucciones (rocas, malezas), entradas o salidas de flujo en el tramo de medición. • La profundidad de agua debe ser suficiente para permitir una inmersión efectiva del molinete. SECCIÓN DE FLUJO Y NÚMERO DE VERTICALES La exactitud de las mediciones del caudal depende en gran parte del número de verticales en que se hagan observaciones de la profundidad y la velocidad. Las verticales de observación deben localizarse de modo que se pueda definir debidamente la variación en elevación del lecho de la corriente y la variación horizontal en velocidad. En general, el espacio entre dos verticales sucesivas no debe superar 1/20 del ancho total, 𝑏≤ 𝐵20 Donde b = espacio entre verticales y B = ancho del río. DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD MEDIA EN LA VERTICAL El método más usual es el de puntos reducidos que consiste en: Método de puntos reducidos a) método de un punto. La velocidad se debe medir en cada vertical colocando el molinete a 0.6 de profundidad a partir de la superficie. El valor observado se considera como la velocidad media en la vertical. Este método se aplica con un factor de corrección de 0.92 para profundidades inferiores a 1m (este aspecto deberá calibrarse), cuando las mediciones se realizan bajo una capa de hielo. Bajo una capa de hielo, el molinete podrá colocarse a 0.5 de profundidad; se aplica entonces a este resultado un factor de corrección de 0.88. AUX: UNIV. ALZU SOLA GABRIEL CIV 230 - LABORATORIO DE HIDRAULICA II

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA TOMÁS FRIAS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL Este método se usa en aguas poco profundas. 4.2.2. AFORO MÉTODO DEL FLOTADOR Buscar un tramo del rio que se aproxime a una recta y en que el perfil sea lo más uniforme posible. Definir una longitud entera en la que sea posible tomar lecturas de velocidad. Realizar levantamientos de las secciones transversales del rio hasta donde se encuentra el agua, la cantidad de los perfiles variara según la longitud elegida se recomienda realizar mediciones cada 5 metros. Finalmente soltar el flotador, el cual debe ser un elemento que sea arrastrado fácilmente por la corriente y no oponga resistencia al flujo ni al aire que se encuentra sobre el nivel del agua, y realizar mediciones del tiempo que tarda en desplazarse desde el punto inicial hasta el final del intervalo establecido. 4.2.3. AFORO MÉTODO DEL AFORADOR RBC Se recomienda seguir los siguientes pasos: 1. Limpiar la solera del canal y regularizar las paredes del mismo aguas arriba del aforador (al menos 2 m de distancia), en caso de ser necesario. 2. Hincar el aforador con combo hasta que la base del aforador quede al mismo nivel que la solera del canal, esto evitará turbulencias que dificulten la lectura del caudal en la regla (limnímetro). Se debe tener cuidado al hincar el aforador para no dañarlo, los golpes deben ser localizados en los puntos indicados en la Figura 2. Si se tiene dificultad en el hincado es preferible quitar el aforador y acondicionar nuevamente el sitio de aforo o finalmente buscar otro sitio más conveniente. 3. El aforador tiene que estar bien nivelado, tanto en sentido transversal como en sentido longitudinal, para ello se requiere usar nivel de albañil. 4. Impermeabilizar cuidadosamente los laterales entre el aforador y las paredes del canal para evitar filtraciones, para este fin se emplea la misma tierra y hierbas del lugar, algunas veces será necesario usar plástico (Figura 3).

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA TOMÁS FRIAS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL 5. DATOS Y CÁLCULOS TOMA DE DATOS MÉTODO MINIMOLINETE

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA TOMÁS FRIAS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL TOMA DE DATOS AFORADOR RBC

6. DETERMINAR Ejemplo de procesamiento de Datos: (NECESARIAMENTE REALIZAR EL CÁLCULO MANUAL PARA CADA TIPO DE MÉTODO) MÉTODO AFORO DEL MINIMOLINETE 6.1. Graficar el perfil transversal del río en base al ancho del río superficial y las profundidades medidas cada cierta distancia.

6.2. Determinar el ÁREA (A) de la Sección transversal del RÍO por medio del método de los trapecios. 6.3. Teniendo el registro de todos los datos determinar el caudal de Aforo por medio MÉTODO DEL MINIMOLINETE empleando el método de la sección media, donde se AUX: UNIV. ALZU SOLA GABRIEL CIV 230 - LABORATORIO DE HIDRAULICA II

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA TOMÁS FRIAS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL considera que la sección transversal está compuesta de un número de segmentos, cada uno de ellos limitados por dos verticales, Si V1 es la velocidad media en la primera vertical y V2 la Velocidad media de la vertical adyacente, y si d1 y d2 representan las profundidades totales respectiva en las verticales 1 y 2, y b es la distancia horizontal entre las verticales, entonces el caudal q del segmento será: 𝑉1 + 𝑉2 𝑑1 + 𝑑2 ∗ ∗𝑏 2 2 El caudal total se obtiene sumando el resultado de los caudales parciales. 𝑞=

𝑄𝑡 = 𝑞1 + 𝑞2 + 𝑞3 + ⋯ … … . . +𝑞𝑛 MÉTODO AFORO DEL FLOTADOR 1. Graficar los perfiles transversales del río en base al ancho del río superficial y las profundidades medidas cada cierta distancia.

2. Determinar el ÁREA de las Secciones transversales del RÍO por medio del método de los trapecios y posteriormente calcular un área promedio de las secciones transversales. 𝐴𝑚 =

𝐴1 + 𝐴2 2

3. Determinar la velocidad superficial del Río por medio de la relación entre la distancia entre secciones transversales del río y el tiempo promedio de recorrido del flotador entre ambas secciones. 𝑡1 + 𝑡2 + 𝑡3 + ⋯ . . 𝑡𝑛 𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚 = 𝒏 d V= 𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚

4. . Determinar el factor de corrección K de Velocidad Superficial en Base a la siguiente tabla (Recomendación K=0.66 (tablas, Ing. H. Gomez)) AUX: UNIV. ALZU SOLA GABRIEL CIV 230 - LABORATORIO DE HIDRAULICA II

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5. Determinar el Caudal de Aforo por medio de la siguiente ecuación. 𝑸=𝑲∗𝑽∗𝑨 DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE RELACIÓN ENTRE VELOCIDAD SUPERFICIAL Y VELOCIDAD MEDIA. 1. Para esta tarea primeramente determinamos la velocidad media total del río calculado en el método del MINIMOLINETE: Qt Vm = (𝑚𝑒𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 ℎ𝑒𝑐ℎ𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑒𝑙 𝑀𝑖𝑛𝑖𝑚𝑜𝑙𝑖𝑛𝑒𝑡𝑒) 𝐴 2. Teniendo el dato de la velocidad Media determinamos la relación existente por medio de la división entre ambas velocidades: 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛:

𝐾=

𝑉(𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑚é𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐹𝑙𝑜𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟) 𝑉𝑚 (𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑀é𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑀𝑖𝑛𝑖𝑚𝑜𝑙𝑖𝑛𝑒𝑡𝑒)

MÉTODO DE AFORO: AFORADOR RBC 1. Medidas del Aforador RBC.

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2. Teniendo los datos de Caudal Real (Qr) lecturado en el limnímetro del AFORADOR RBC y la carga hidráulica (Y) aguas arriba del vertedor, determinamos el Coeficiente de descarga (Cd) del aforador siguiendo el siguiente procedimiento:

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3.1. Determinar el “Cd” para cada lectura de Caudal Qr y Profundidad Normal Aguas Arriba (Y) siguiendo el mismo procedimiento anterior. 3.2. Realizar el ajuste de datos experimentales Q y H a la forma generalizada de la siguiente ecuación para el Aforador RBC. 𝑄 = 𝐶 ∗ 𝐻𝑚 3.3. Realizar los gráficos respectivos Q vs H (Curva de Descarga) con los datos calibrados y datos medidos en la práctica, mostrando a su vez la ecuación de ajuste. 7. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES 8.

RECOMENDACIONES

9.

BIBLIOGRAFÍA

10. CUESTIONARIO 10.1. ¿Los resultados que se obtienen de un aforo usando flotadores son aceptables, hasta que instancia de un estudio se pueden considerar sus resultados? 10.2. ¿Cuáles son los principales problemas que se tienen utilizando un aforador RBC? 10.3. ¿Indique y explique que otros métodos de aforo de caudales conoce? AUX: UNIV. ALZU SOLA GABRIEL CIV 230 - LABORATORIO DE HIDRAULICA II

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA TOMÁS FRIAS FACULTAD DE INGENIERÍA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL 10.4. ¿Cuál es la capacidad máxima del Aforador RBC utilizado en la presente práctica?, señale las distintas capacidades de aforadores que existen. 11. ANEXOS (Imprimir fotografías acerca de la práctica realizada)

Ing. Hugo Gómez C. Docente CIV 230

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