Introduccin La determinacin de la cantidad de agua que lleva un canal o un curso de agua se llama aforo .El estudio hidrolgico que se realiza en unidades de tiempo, a una estimada cantidad de fluido que se mueve por un conducto medido en volumen, corresponde a dicho aforo. Es de suma importancia, el conocimiento de la variacin del caudal o lecho fluvial, que circula por una determinada seccin de un cauce natural, para el registro de mediciones que se pueden hacer de forma permanente o continua; o de una manera puntual o instantnea. Estos registros, dependen siempre de la calidad o cantidad, del caudal que se desee estudiar. Las mediciones aisladas, puntuales o instantneas, se realizan en determinados momentos en que se desee conocer la magnitud de una corriente en particular, las mediciones continuas de caudales requieren de la instalacin de una estacin medidora (limnimtrica) o de una estacin registradora (limnigrfica). La mayora de los mtodos de aforo se basan en la ecuacin de continuidad.

La Hidrometra se encarga de medir, registrar, calcular y analizar los volmenes de agua que circulan en una seccin transversal de un ro, canal o tubera en la unidad de tiempo. La hidrometra tiene como propsitos medir el agua, planear, ejecutar y procesar la informacin que se registra en el sistema de riego; para conocer el volumen de agua disponible en la fuente (hidrometra a nivel de fuente natural) y conocer el grado de eficiencia de la distribucin (hidrometra de operacin).Sistema Hidromtrico. Es el conjunto de actividades y procedimientos que permiten conocer los caudales de agua que circulan en los cauces de los ros y canales de un sistema de riego, con el fin de registrar, procesar y programar la distribucin del agua. El sistema hidromtrico tiene como soporte fsico la red hidromtrica.Red Hidromtrica. Es el conjunto de puntos de control ubicados estratgicamente en el sistema de riegoPuntos de Control. Son los lugares donde se registran los caudales de agua que circulan por una seccin hidrulica que pueden ser: estaciones hidromtricas, estructuras hidrulicas, compuertas, cadas, vertederos, medidores Parshall, RBC, ASC (Aforador Sin Cuello), miras, etc.Registro hidromtrico. Es la recopilacin de todos los datos de caudales que circulan por la seccin de un determinado punto de control. Dependiendo de la ubicacin del punto de control, los registros pueden ser: De caudales en ros. De salidas de agua de reservorios. Caudales captados y entregados al sistema de riego; etc.Aforar es medir un caudal, puede ser necesario medir desde pequeos caudales (unos pocos litros/seg) hasta grandes ros con caudales o centenares o miles de m3/seg.Medicin de agua. Es la cuantificacin del caudal de agua que pasa por la seccin transversal de un conducto (ro, riachuelo, canal, tubera) de agua; tambin se le conoce como aforo caudal de agua. Para cuantificar el caudal de agua se puede utilizar la siguiente frmula: Q = A x V (1) Donde: Q = Caudal o Gasto (m3/s) A = rea de la seccin transversal (m2) V = Velocidad media del agua en la seccin hidrulica (m/s).Aforo Lquido Es un procedimiento que consiste en realizar una serie de mediciones en campo que permiten posteriormente calcular el caudal de una corriente. Este caudal debe estar asociado a un nivel del agua. El caudal puede medirse por diferentes mtodos. La eleccin del mtodo de aforo depende de las condiciones especficas de cada sitio; la mayora de estos mtodos estn basados en la medicin de la velocidad y el rea en una seccin transversal determinada.Aforo Slido: El aforo slido es el procedimiento de campo que permite determinar la cantidad de sedimentos en suspensin, asociados a un caudal lquido, que transporta una corriente en un instante determinado.Distinguimos dos tipos de aforo:Aforos directos: Con algn aparato o procedimiento, medimos directamente el caudal.Aforos Indirectos o continuos: Medimos el nivel del agua en el cauce, y a partir del nivel, estimamos el caudal.Para medir el caudal diariamente o de un modo continuo en diversos puntos de una cuenca se utilizan los aforos indirectos, por eso tambin se les denomina continuos.

MTODOS DE AFORO DE CORRIENTES NATURALES DE AGUA MS UTILIZADOS.AFORO VOLUMTRICO. Se aplica generalmente en los laboratorios de hidrulica, ya que solo es funcional para pequeos caudales; sin embargo se pueden implementar tambin en pequeas corrientes naturales de agua.El aforo volumtrico consiste en medir el tiempo que gasta el agua en llenar un recipiente de volumen conocido para lo cual, el caudal es fcilmente calculable con la siguiente ecuacin:Q=V/t.AFORO CON VERTEDEROS Y CANALETAS. Se utilizan principalmente en la medicin de caudales en pequeas corrientes, en canales artificiales y de laboratorio; su uso en corrientes naturales es muy restringido.AFORO CON TUBO DE PITOT. Su mayor aplicacin se encuentra en la medicin de velocidades en flujo a presin, es decir, flujos en tuberas. Sin embargo, tambin se utiliza en la medicin de velocidades en canales de laboratorio y en pequeas corrientes naturales. Es tubo de pitot permite medir la velocidad de la corriente a diferentes profundidades, por lo cual se puede conocer la velocidad media en la seccin, que multiplicada por el rea de sta, produce el caudal de la corriente.AFORO CON TRAZADORES FLUORESCENTES 0 COLORANTES. El empleo de colorantes para medir la velocidad del flujo en corrientes de agua es uno de los mtodos ms sencillos y de mayor xito. Una vez elegida la seccin de aforo, en la que el flujo es prcticamente constante y uniforme se agrega el colorante en el extremo de aguas arriba y se mide el tiempo de llegada al extremo de aguas abajo. Conocida la distancia entre los dos extremos de control, se puede dividir esta por el tiempo de viaje del colorante, obtenindose as la velocidad superficial o subsuperficial de la corriente liquida. La velocidad media de flujo se obtendr dividiendo la distancia entre los dos extremos o puntos de control, por el tiempo medio de viaje.Si se inyect un colorante detipo brillante, como la eosina, y si se suspende horizontalmente una lamina brillante, de longitud conocida, en un sitio aguas debajo de la inyeccin, es posible detectar los instantes en que desaparecen y aparece el colorante en los extremos de dicha lamina. La medida del tiempo que transcurre entre los instantes de desaparicin y aparicin del colorante se puede emplear como representativo del tiempo medio del flujo a lo largo de la lmina. La velocidad media superficial del flujo se obtendr dividiendo la longitud de la lmina por el tiempo medio del flujo.AFOROS CON TRAZADORES QUMICOS Y RADIOACTIVOS. Es un mtodo muy adecuado para corrientes turbulentas como las de montaas. Estos trazadores se utilizan de dos maneras: como aforadores qumicos, esto es, para determinar el caudal total de una corriente y como medidores de velocidad de flujo.En los aforos qumicos y radioactivos, se inyecta una tasa constante qt, de la sustancia qumica, radioactiva o trazador, de concentracin conocida, Cti, a la corriente cuyo caudal, Q, desee determinarse y cuya concentracin de la sustancia, Ca, en la corriente, tambin se conoce. A una distancia corriente abajo, suficientemente grande para asegurar que se han mezclado totalmente el trazador y el agua, se toman muestras de sta, y se determina la concentracin de la sustancia qumica o radioactiva,El caudal de la corriente se puede determinar, entonces, empleando la siguiente ecuacin. En su empleo como medidores de velocidad, los trazadores qumicos y radioactivos se inyectan aguas arriba del primer punto de control de la corriente. Se calcula el tiempo de paso del prisma de agua que contiene el trazador entre dicho punto de control y otro situado aguas abajo a una distancia previamente determinada. El cociente entre esta distancia y el tiempo de paso es la velocidad media de la corriente.

AFORO CON FLOTADORES. Son los ms sencillos de realizar, pero tambin son los ms imprecisos; por lo tanto, su uso queda limitado a situaciones donde no se requiera mayor precisin. Con este mtodo se pretende conocer la velocidad media de la seccin para ser multiplicada por el rea, y conocer el caudal, segn la ecuacin de continuidad.Q = velocidad *reaPara la ejecucin del aforo se procede de la siguiente forma. Se toma un techo de la corriente de longitud L; se mide el rea A, de la seccin, y se lanza un cuerpo que flote, aguas arriba de primer punto de control, y al paso del cuerpo por dicho punto se inicia la toma del tiempo que dura el viaje hasta el punto de control corriente abajo.La velocidad superficial de la corriente, Vs, se toma igual a la velocidad del cuerpo flotante y se calcula mediante la relacin entre el espacio recorrido L, y el tiempo de viaje t. Se considera que la velocidad media de la corriente, Vm, es del orden de 0.75Vsa 0.90 Vs, donde el valor mayor se aplica a las corrientes de aguas ms profundas y rpidas ( con velocidades mayores de 2 m/s. Habitualmente, se usa la siguiente ecuacin para estimar la velocidad media de la corriente. Vm= 0.85VS.Si se divide el rea de la seccin transversal del flujo en varas secciones, de rea Ai, para las cuales se miden velocidades superficiales, Vsi, y se calculan velocidades medias, Vmi, el caudal total se podr determinar como la sumatoria de los caudales parciales qi, de la siguiente manera: Se pueden obtener resultados algo ms precisos por medio de flotadores lastrados , de sumersin ajustable, como muestra en la figura 5. Estos flotadores consisten en un tubo delgado de aluminio, de longitud Lfl, cerrado en ambos extremos y con un lastre en su extremo inferior, para que pueda flotar en una posicin prxima a la vertical, de tal manera que se sumerjan hasta una profundidad aproximadamente de 25 a 30 cm sobre el fondo, y emerjan unos 5 a 10 cm.La velocidad observada de flotador sumergido, Vf, permite la determinacin de la velocidad media de la corriente, Vm, a lo largo de su curso, por la siguiente formula experimental: donde y es la profundidad de la corriente de agua.2.7. AFORO CON MOLINETE O CORRENTMETRO. El principio de la medicin de velocidad con molinete es el siguiente: Supngase un molinete puesto en un punto de una corriente que tiene una velocidad V. La longitud S, es el recorrido de una partcula fluida movindose a lo largo del contorno completo de la lnea que determina una vuelta de la hlice. La situacin es anloga al suponer quieta el agua y el molinete desplazndosea travs de sta con velocidad V. Para un desplazamiento S, la hlice tambin dar una vuelta.Para un movimiento uniforme,El espacio, S, recorrido por la hlice, o por la partcula lquida a travs de sta, se representa por el nmero de rotaciones, N, que da el molinete en t segundos.LuegoComo existen fricciones en las partes mecnicas del aparato, es necesario introducir un coeficiente de correccin, b.EntoncesY haciendo,la frecuencia de giro, se tiene: V=b*nCon la sensibilidad del aparato se hace sentir a partir de determinada velocidad mnima, a, que en general, es del orden de 1 cm/s, por debajo de la cual el aparato no se mueve, la ecuacin del aparato se transforma en:V= a+ b*nEcuacin que corresponde a una lnea recta. Los aparatos vienen con su respectiva ecuacin de calibracin, dependiendo del tipo de molinete y de la casa productora, o tabuladas las velocidades en funcin del nmero de revoluciones por minuto.Por ejemplo, para el correntmetro Prince's Electric Currentmeter No 17110B, Serial No 101-A, la ecuacin de calibracin para la velocidad, en m/s es:V= 0.019 + 0.702 * nAFORO DE CANALES ABIERTOS Existen diversos mtodos para determinar el caudal que fluye a travs de un canal abierto (artificial o natural). Entre ellos se pueden mencionar los mtodos volumtricos y los mtodos de velocidad/superficie. El mtodo de velocidad/superficie se basa en la frmula de continuidad y en la de Manning, por lo que el principal parmetro que debe determinarse es la velocidad de la corriente. Sin embargo, es un parmetro que puede verse afectado por diversas causas, lo cual dificulta la precisin del mtodo. Entre otros factores, la velocidad del agua que se desliza en una corriente o en un canal abierto est determinada por: Gradiente o pendiente. Si todos los dems factores son iguales, la velocidad de la corriente aumenta cuando la pendiente es ms pronunciada. Rugosidad. El contacto entre el agua y los mrgenes de la corriente causa una resistencia (friccin) que depende de la suavidad o rugosidad del canal. En las corrientes naturales la cantidad de vegetacin influye en la rugosidad al igual que cualquier irregularidad que cause turbulencias. Forma. Los canales pueden tener idnticas reas de seccin transversal, pendientes y rugosidad, pero puede haber diferencias de velocidad de la corriente en funcin de su forma. La razn es que el agua que est cerca de los lados y del fondo de una corriente se desliza ms lentamente a causa de la friccin; un canal con una menor superficie de contacto con el agua tendr menor resistencia friccin y, por lo tanto, una mayor velocidad. El parmetro utilizado para medir el efecto de la forma del canal se denomina radio hidrulico del canal. Seccin de Medicin El lugar donde se va a efectuar la medicin de la velocidad del agua, se conoce como la seccin transversal del curso de agua, esta debe estar ubicada en un tramo del cauce o canal donde el flujo de agua tenga las siguientes caractersticas: 1. Los filetes lquidos sean paralelos entre s 2. Las velocidades sean suficientes para una buena utilizacin del correntmetro, en caso se use este instrumento. 3. Las velocidades sean constantes, para una misma altura del tirante de agua. La primera caracterstica exige a su vez: 1. Un tramo recto de cauce, que sus mrgenes sean rectas y paralelas. 2. Un lecho estable, y 3. Una seccin transversal de flujo relativamente constante a lo largo del tramo recto. 3.3 Calibracin de la Seccin de medicin Tanto el rea de la seccin como la velocidad del flujo varan con los cambios de altura en el nivel del agua. La caracterstica de la seccin seleccionada debe ser estable y de fcil acceso. Una vez conocida la relacin entre nivel del agua y el caudal, estas se deben ajustar a una funcin matemtica conocida; y con esta se generan datos de caudales conocidos para construir la regla limnimtrica. Se recomienda que estas reglas sean de lectura directa de caudales.Registros de Medicin. Definidos los puntos de medicin, los mtodos de aforo y establecidas las responsabilidades del personal; se procede a la ejecucin de las observaciones y mediciones las que debern registrarse en los siguientes formatos: Hoja de aforos con correntmetro Resumen mensual de Lectura de Escalas Resumen mensual de aforos en Estaciones Registro mensual de aforos en medidores Prdida de agua en canales de conduccin. Prdidas de agua en canales de distribucin Registro diario mensualTipo de Instrumentacin Manuales: son estaciones en las cuales la medicin o lectura la realiza de forma directa la persona encargada, mediante el respectivo registro en los formatos destinados para ello; la frecuencia de medicin est preestablecida, bien sea para datos diarios, horarios, as como, para intervalos de tiempo en el da.- Automticas: son estaciones que cuentan con equipos de registro continuo como limngrafos. Estos son instrumentos que permiten obtener datos del nivel del agua con una frecuencia alta. Este tipo de estaciones se clasifican en dos grupos: Con registro anlogo: en donde los mecanismos que se encargan de transmitir el nivel del agua desde el pozo de aquietamiento al registrador lo hacen de forma grfica, es decir, se imprimen en una banda de papel. Con registro digital: en donde, adems de contar con el registro anlogo, se tienen equipos que convierten el nivel transmitido por los mecanismos en una seal digital que puede ser almacenada y en algunos casos transmitida a un centro de control lejos de la estacin. Estas se denominan estaciones telemtricasFrecuencia de Operacin Anuales: son aquellas estaciones que por su difcil acceso no permiten una frecuencia mayor de operacin; por lo tanto, deben tener equipos especiales que permitan hacer un registro continuo durante un perodo hidrolgico largo. Estacionales: son aquellas en las que su operacin tiene en cuenta la recoleccin de informacin para un perodo especfico de tiempo, en el cual se considera importante obtener los datos; estos perodos pueden asociarse al registro de caudales extremos (mximos o mnimos). Mixtas: son estaciones en las cuales su operacin se hace de manera continua y con una frecuencia especfica en la cual se pueden medir datos extremos, bien sea mximos o mnimos, de manera aleatoria y en donde la mayora de las mediciones corresponde a situaciones promedias.2.5 EQUIPOS DE MEDICION Los parmetros bsicos a determinar cuando se ejecuta un aforo lquido (exceptuando los mtodos de aforo por trazadores y volumtrico) son la profundidad y la velocidad de flujo en las verticales, el nivel del agua y el ancho de la seccin transversal. La medicin de estas variables se lleva a cabo mediante instrumentos apropiados, los cuales se seleccionan segn el mtodo de aforo empleado. A continuacin se describen este tipo de instrumentos. 2.5.1 Medidores de la Velocidad del Agua La medicin de la velocidad del agua (para los mtodos de vadeo y suspensin) se hace utilizando un equipo denominado molinete o correntmetro (Foto No. 2.1). Los molinetes ms empleados son el de cazoletas (con eje vertical) y el de hlice (de eje horizontal). Las revoluciones efectuadas por la hlice del molinete se registran en un contador. Los molinetes se calibran para un rango de velocidades dado. La relacin entre la velocidad del flujo y la velocidad del rotor se expresa, por lo general, en revoluciones por segundo (rev/s).2.5.2 Contadores Son equipos que se encargan de registrar el nmero de revoluciones dadas por la hlice de un molinete en un tiempo determinado cuando se va a calcular velocidad de flujo en una corriente (Foto No. 2.2). El contador por cada giro de la hlice recibe un impulso elctrico y lo convierte en una seal anloga o digital, permitiendo as establecer el nmero de revoluciones.2.5.3 Limnmetros El nivel del agua en una estacin se registra por medio de una mira o limnmetro (Foto No.2.3), el cual consiste en una regla graduada que permite determinar la observacin de las fluctuaciones de los niveles del cuerpo de agua. Se ubica en un punto fijo sobre la seccin transversal y permanece en contacto con la corriente. Cuando el talud de la seccin transversal es muy tendido (de pendiente muy baja) y el nivel del agua en el cauce puede presentar grandes variaciones se suele instalar una serie de limnmetros, cada uno de los cuales permitirn registrar diferentes rangos de variacin de esta variable.Limngrafos En lugares en donde el nivel de agua cambia con mucha frecuencia es necesario instalar equipos especiales de registro continuo llamados limngrafos (Foto No. 2.4) por medio de los cuales es posible obtener datos del nivel del agua en funcin del tiempo con una alta frecuencia. Estos equipos estn compuestos fundamentalmente por 3 dispositivos: el primero corresponde al elemento sensible (flotador y contrapeso o manmetro), el segundo es el sistema que traduce a escala y registra los niveles del agua (eje helicoidal, poleas de escala y sistema inscriptor y de registro), y el tercero, basado en un mecanismo de relojera, alimentado mecnicamente (cuerda) o por medio de bateras (pilas de 6V), que proporciona una escala de tiempo. 2.5.5 Malacates Para la manipulacin del conjunto molinete-lastre en los aforos que se realizan por suspensin es necesario contar con un equipo (malacate) que facilite su manejo teniendo en cuenta que ste normalmente es pesado (entre 30 y 75 lb.) (Foto No. 2.5). Los malacates, adems de permitir manipular grandes pesos con relativa facilidad, estn provistos de mecanismos especiales (contador) para registrar la longitud desplegada del cable y de esta manera obtener la medicin de la altura de suspensin y la profundidad de la corriente.2.5.6 Equipos para Medicin del Ancho El ancho de la seccin transversal hmeda se mide utilizando una cinta mtrica convencional (cuando las condiciones as lo permiten) o equipos topogrficos. En estaciones de medicin preestablecidas, el ancho se determina mediante el abscisado existente, el cual se encuentra referenciado o marcado sobre la estructura (bien sea puente o tarabita).Equipos de Telemetra Los equipos de telemetra consisten de tres elementos: un instrumento de deteccin sobre el terreno, un medio de comunicacin, como el telfono o enlaces de radiocomunicacin, y las estaciones de recepcin. El equipo de deteccin sobre el terreno puede ser un registrador de datos de varios parmetros, con un subsistema de almacenamiento y control. El registrador debe interactuar con otros factores exteriores, como el sistema de suministro de energa elctrica, el ambiente hidrolgico propiamente dicho, la pantalla de visualizacin de datos y los operadores que dan inicio o ponen en funcionamiento de rutina el equipo. La funcin de un equipo de medicin hidrolgica es captar una seal especfica del agua y convertirla en un dato adecuado para ser visualizado, registrado o procesado. Por ejemplo, la medicin mecnica del nivel del agua por medio de limngrafos se obtiene con un flotador conectado a una plumilla que marca sobre una banda registradora, mientras que los sistemas microelectrnicos generan una seal elctrica indispensable para la transmisin telemtrica. En algunos modelos de estaciones telemtricas se ha previsto una comunicacin bidireccional entre una estacin hidrolgica a distancia y una estacin central de recepcin. En otros modelos el sistema slo acepta una comunicacin unidireccional desde la estacin a distancia hasta la estacin central de recepcin. En el primer caso, la estacin se interroga y se le ordena transmitir los datos. En el segundo caso, la estacin inicia una transmisin despus de un tiempo determinado o cuando el dato hidrolgico excede una condicin lmite (caso CVC). Se puede controlar la transmisin de manera que se produzca a intervalos fijos o aleatorios. Las estaciones de CVC envan informacin por va satelital cada 4 horas al centro de control. En la actualidad, los registradores automticos de datos de varios parmetros son pequeos y ligeros en comparacin con los instrumentos tradicionales de recopilacin de datos hidrolgicos. Gracias a su tamao reducido y a las bajas exigencias de potencia elctrica con frecuencia funcionan con bateras y se pueden instalar en pequeas casetas protegidas de la intemperie. Muchos de ellos tienen una pantalla, lo que permite en las visitas de tcnicos o hidrlogos evaluar el estado de funcionamiento y revisar la calidad de los datos recopilados.