irrigaciones final
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1. MEMORIA DESCRIPTIVA
OBJETIVO:
El principal objetivo del trabajo dejado en la Catedra de Irrigaciones es poder calcular la
cantidad de agua (caudal) del rio Chancas, para en base a estos resultados obtenidos
poder realizar los cálculos propios para una canalización.
Otro de los fines del trabajo es de conocer todos los factores que componen un caudal y
en que nos puede llegar afectar.
Existen factores importantes de los cuales depende la medición de un caudal, tales
como:
o Temperatura
o Presión Atmosférica
o Destino donde se encuentra en fin.
Los caudales juegan un papel muy importante en nuestro medio, ya que en estos, es
donde llegan todos los residuos que en nuestro diario vivir vamos generando.
Debido a todos estos factores se hizo un informe adecuado y analizado con el fin de
conocer los resultados de MEDICION DE CAUDAL realizados en nuestra práctica.
UBICACIÓN
DEPARTAMENTO : JUNIN
PROVINCIA : HUANCAYO
DISTRITO : HUANCAN
LUGAR : RIO CHANCHAS
NORTE : 477553
ESTE : 8660070
ELEVACIÓN : 3212 msnm
DELIMITACIÓN:
NORTE : HUANCAN
ESTE : AZAPAMPA
OESTE : RIO MANTARO
SUR : HUAMANMARCA
OBJETIVOS
Medir el caudal del rio Chanchas
Determinar el método de medición de caudal
AREA DE ESTUDIO
Puente chanchas
2. PROCEDIMIENTO DE AFORO
DEFINICIÓN
En los canales de conducción es de tan importancia conocer el caudal de derivación y verificar si corresponde con los valores de diseño según el proyecto. La medición o aforo de agua del río o de cualquier curso de agua es importante desde los puntos de vista, como:
Saber la disponibilidad de agua con que se cuenta. Distribuir el agua a los usuarios en la cantidad deseada. Poder determinar la eficiencia de uso y de manejo del agua.
MÉTODO DE AFORO.
Son varios los métodos que se pueden emplear para aforar el agua, la mayoría basados en la determinación del área de la sección y la velocidad, para lo cual se utilizan diferentes fórmulas.
Como trabajo práctico se realizará el cálculo de aforo por el método del flotador, teniendo en cuenta la distancia de 18 m. la cual nos servirá para poder tomar la Velocidad media, y poder obtener los distintos cálculos y parámetros.
PROCEDIMIENTO
a) DISTRIBUCION DE VELOCIDADES
Debido a la presencia de una superficie libre y a la rugosidad de las paredes del canal las velocidades no se encuentran uniformemente distribuidas, la velocidad máxima medida en canales comunes normalmente ocurre debajo de la superficie libre a una distancia aproximada de 0.05m a 0.025m.
Se observa por las cotas que en canales abiertos la
velocidad media se encuentra a una profundidad
aproximada de 0.05m a 0.025m, por lo cual el método del flotador solo abarca en la superficie del canal abierto
según como se muestra en la siguiente foto.
Primer paso: Ubicamos dos personas, en el punto de inicio y en el punto final en el centro del canal donde no hay rugosidad la cual pueda variar la velocidad, y otro compañero estuvo realizando el respectivo cronometraje, para los cálculos posteriores
Segundo paso: Se cronometra al punto final en un tramo de 18m para el aforo y la determinación de la velocidad media el procedimiento se realizo 05 veces para poder obtener un margen de error menor.
Tercer paso: En un curso de agua y ancho de poco tirante y si la velocidad es alta podemos decir que la velocidad máxima, puede encontrarse en la superficie libre
b) LOS SEGMENTOS DE AFORO EN UN CURSO DE AGUA
El caudal que transporta una conducción representa la cantidad de agua que atraviesa una sección transversal del cauce perpendicular a la dirección del flujo y se expresa como volumen por unidad de tiempo por lo general (m3/seg) la mayoría de los métodos de medición del caudal se basan en la medición de la velocidad media y si respectiva área de influencia.
c) SECCIÓN DEL ÁREA MÁS ADECUADA
Debe ser regular y estable, estar bien definida y en lo posible no debe presentar a gradación ni degradación del lecho del canal.
d) MEDICION Y ESPACIAMIENTO POR LA SECCION TRASNVERSAL
Para la medición del ancho de conducción se emplea normalmente una cinta gradual de acceso o también un equipo topográfico, para la medición del tirante se pueden utilizar una varilla metálica graduada o un cable graduado con un peso en su extremo el numero de medidas verticales variara de acuerdo al ancho de la sección.
Como seria de considerar lo siguiente es el ancho de las franjas utilizadas, no deben ser mayores de 1/15 a 1/20 del ancho total de la sección.
3. METODO DE AFORO
Métodos de Medición
Los métodos de aforo más utilizados son:
1. Velocidad y sección2. Estructuras Hidráulicas3. Método volumétrico4. Método químico5. Calibración de compuertas
3.1.1. Velocidad y Sección.
Es uno de los métodos más utilizados; para determinar el caudal se requiere medir el área de la sección transversal del flujo de agua y la velocidad media, se aplica la siguiente fórmula:
Q=A x V(1)
Donde:
Q = Caudal del agua (m3/s)A = Área de la sección transversal (m2)V = Velocidad media del agua (m/s)
Generalmente, el caudal (Q) se expresa en litros por segundo (l / s) o metros cúbicos por segundo ( m3/ s.)
La dificultad principal es determinar la velocidad media porque varía en los diferentes puntos de la sección hidráulica.
3.1.2. Estructuras hidráulicas.
Para la medición de caudales también se utilizan algunas estructuras especialmente construidas, llamadas medidores o aforadores, cuyos diseños se basan en los principios hidráulicos de orificios, vertederos y secciones críticas.
Orificios.
La ecuación general del orificio es
Q = CA (2gh)1/2 (3)
Donde:
Q = Caudal (m3/s) C = Coeficiente.A = Área (m2)G = Gravedad (m/s2)h = Tirante de agua (m)
V ertederos :
Pueden ser de cresta ancha o delgada y pueden trabajar en flujo de descarga libre, sumergida o ahogada. La ecuación general de los vertederos es:
Q = K L HN (4)
donde:
Q = Caudal (m3/s) K, N = Coeficiente;L = Longitud de cresta (m) H
= Tirante de agua (m)
Sección Crítica :
Es el paso del agua de una sección ancha hacia una más estrecha, que provoca un cambio del régimen, donde es posible establecer la relación tirante - gasto.
La ecuación general utilizada es:
Donde
Q = Caudal (m3/s)K, N = Coeficientesb = Ancho de garganta (m) H
= Tirante (m)
3.1.3. Método Volumétrico.
Se emplea por lo general para caudales muy pequeños y se requiere de un recipiente para colectar el agua. El caudal resulta de dividir el volumen de agua que se recoge en el recipiente entre el tiempo que transcurre en colectar dicho volumen.
Q=V / T
Donde:
Q = Caudal (l /s)
V = Volumen (l) T = Tiempo (s)
3.1.4. Método Químico.
Consiste en incorporación a la corriente de cierta sustancia química durante un tiempo dado; tomando muestras aguas abajo donde se estime que la sustancia se haya disuelto uniformemente, para determinar la cantidad de sustancia contenida por unidad de volumen.
3.1.5. Calibración de Compuertas.
La compuerta es un orificio en donde se establecen para determinadas condiciones hidráulicas los valores de caudal, con respecto a una abertura medida en el vástago de la compuerta.
Este principio es utilizado dentro de la operación normal de una compuerta; para la construcción de una curva característica, que nos permita determinar el caudal o gasto, tomando como referencia la carga hidráulica sobre la plantilla de la estructura.
Sin embargo, al cambiar las condiciones hidráulicas del canal del cual están derivando, dan lugar a la variación de las curvas establecidas, razón por la cual es necesario establecer una secuencia de aforos para conocer cual es el grado de modificación de la curva utilizada.
Las prácticas mas conocidas para determinar la velocidad del agua son:
a) Correntómetro.
La velocidad del agua se determina por medio del correntómetro.
Existen varios tipos de correntómetros, siendo los mas empleados los de hélice que son de varios tamaños; cuando más grandes sean los caudales o más altas sean las velocidades, mayor debe ser el tamaño del correntómetro.
Cada correntómetro debe tener un certificado de calibración en el que figura la fórmula para calcular la velocidad; que son calibrados en laboratorios de hidráulica: cuya fórmula general es la siguiente
v = a n + bDonde:v = velocidad del agua (m / s)n = número de vueltas de la hélice por segundo. a = paso real de la hélice en metros.b = velocidad de frotamiento (m / s)
Para obtener la velocidad media de un curso de agua se deben medir la velocidad en dos, tres o más puntos, ubicados a diversas profundidades de la sección del canal.
Las profundidades sugeridas en las cuales se mide las velocidades son las siguientes:
Tirante de agua ( d ) Profundidad de lectura del CorrentómetroCm cm< 15 d / 2
15 < d < 45 0,6 d
> 45 0,2 d y 0.8 d o0.2 d, 0.6 d y 0.8 d
Conocidos los tirantes de agua y los anchos de las secciones parciales, se procede a calcular el áreade la sección transversal; para el cálculo del caudal se utilizará la fórmula N° 1.
En el formato 1 se registran los datos de campo, y en el Anexo se muestra un ejemplo del procedimiento de cálculo.
b) Flotador
Este método se utiliza cuando no se dispone de equipos de medición; para medir la velocidad del agua, se usa un flotador con el se mide la velocidad superficial del agua; pudiendo utilizarse como flotador, un pequeño pedazo de madera, corcho, una pequeña botella lastrada. El procedimiento se detalla en el Anexo N° 4
Para el cálculo del caudal se utiliza la siguiente fórmula:
Q = C x A x v (2)
v = e / t
Donde:
C: Factor de corrección v : Velocidad (m / s)e : Espacio recorrido por el flotador (m)t : Tiempo de recorrido del espacio «e» por el flotador (s) A : Área de la sección transversalQ : Caudal
Los valores de caudal obtenidos por medio de este método son aproximados, por lo tanto requieren ser reajustados por medio de factores empíricos de corrección (C), que para algunos tipos de canal o lechos de río y tipos de material, a continuación se indican:
Tipos de Arroyo Factor de Corrección PrecisiónDe Velocidad (C)
Canal rectangularCon lados y lechos lisos 0.85 Buena
Río profundo y lento 0.75 Razonable
Arroyo pequeño de lechoParejo y liso 0.65 Mala
Arroyo rápido y turbulento 0.45 Muy mala
Arroyo muy poco profundoDe lecho rocoso 0.25 Muy mala.
Se recomienda utilizar el método del flotador, para aforos de caudales no menores de 0.250 m3/s nimayores de 0.900 m3/s. Fuente PSI.
4. CONSIDERACIONES TOMADAS PARA EL AFORO
MPORTANCIA
La medición o aforo de agua del río o de cualquier curso de agua es importante desde los
puntos de vista, como:
Saber la disponibilidad de agua con que se cuenta.
Distribuir el agua a los usuarios en la cantidad deseada.
Saber el volumen de agua con que se riegan los cultivos.
Poder determinar la eficiencia de uso y de manejo del agua de riego.
REQUISITOS:
El tramo del río que se escoja para medir el agua debe ser recto, en una distancia de
150 a 200 metros, tanto aguas arriba como agua abajo de la estación de aforo. En este
tramo recto, no debe confluir ninguna otra corriente de agua.
La sección de control debe estar ubicada en un tramo en el cual el flujo sea calmado y,
por lo tanto, libre de turbulencias, y donde la velocidad misma de la corriente este,
dentro de un rango que pueda ser registrado por un correntómetro.
El cauce del tramo recto debe estar limpio de malezas o matorrales, de piedras
grandes, bancos de arenas, etc. para evitar imprecisiones en las mediciones de agua.
Estos obstáculos hacen más imprecisas las mediciones en épocas de estiaje.
Tantas aguas abajo como aguas arriba, la estación de aforo debe estar libre de la
influencia de puentes, presas o cualquier otra construcción que puedan afectar las
mediciones.
El lugar debe ser de fácil acceso para realizar las mediciones.
5. PROBLEMAS DURANTE EL AFORO
Como primera observación, se tiene que fue ligeramente dificultoso poder encontrar
un tramo recto del rio en el cual se pueda trabajar con los requerimientos que
necesitábamos.
El mejor tramo fue en el que trabajamos, pero este presentaba abundante vegetación,
el cual tuvimos que quitar periódicamente para realizar un mejor aforo.
Se trató de evitar sectores en los cuales existían altas velocidades, aguas muertas,
contracorrientes y remolinos por lo cual complico un poco más el trabajo de campo.
6. RECOMENDACIONES
7. MEMORIA DE CALCULO
a. PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO MÉTODO
MÉTODO DEL FLOTADOR
Longitud de rio : 18 ml
Calculo de la división de la sección transversal en franjas verticales:
Ancho de la franja: 5.4 m
Usando la formula tenemos:
((5.40/5) +( 5.40/8 ))/2= 0.878 0.90m
Calculo de área de sección transversal mojada
DISTANCIAS
Punto 0 0.9 0.18 2.7 3.6 4.5 5.4
altura 2.04 2.098 2.141 2.25 2.325 2.256 2.04
A partir de estos datos obtenemos lo siguiente:
Calculo de áreas:
triangulo rectangulo
areas altura base area base altura area sub totalarea 1 0,058 0,9 0,0261 0,9 0 0 0,0261area 2 0,043 0,9 0,01935 0,9 0,058 0,0522 0,07155area 3 0,109 0,9 0,04905 0,9 0,101 0,0909 0,13995area 4 0,075 0,9 0,03375 0,9 0,21 0,189 0,22275area 5 0,159 0,9 0,07155 0,9 0,126 0,1134 0,18495area 6 0,126 0,9 0,0567 0,9 0 0 0,0567 total 0,702 m2
Calculo de velocidades
distancia tiempoa 0,9 32,4a 1,8 22,41a 2,7 19,72a 3,6 14,54a 4,5 18,45a 5,4 21,5 promedio 21,5
Velocidad = distancia/tiempo
V= 18 m/21.50 = 0.837 m/s
Calculo de caudal método flotador
Q= C x A x V
Donde
A= área mojada
C= factor de corrección
V= velocidad
Por lo tanto remplazando tenemos:
C : por ser arroyo pequeño y parejo el valor es de 0.65
Q= C x A x V
Q= 0.65 x 0.702 m2 x 0.837 m/s
Q= 0.42 m3/seg.
b. CONCLUSIONES
c. ANEXOS
d. PANEL FOTOGRÁFICO