AFORO DE CORRIENTES (2.3)

AFORO DE CORRIENTES 1.- INTRODUCCION.La necesidad de conocer el gasto que circula por una conducción libre ha ocasionado la creación y desarrollo de una buena cantidad de métodos para ese fin. Algunos de ellos requieren obras especiales, otros se basan en el uso de aparatos con alta tecnología y también se cuenta con un grupo que son muy simples y sencillos. • Los métodos indirectos o de área velocidad, son aquellos que se basan en la medición de la distribución de la velocidad en la sección transversal, para posteriormente de acuerdo con el principio de continuidad, calcular el gasto que ha circulado por la sección en estudio. Para la determinación de la velocidad se puede utilizar: molinetes, flotadores, tubos de Pitot, productos químicos, radiactivos, etc. • Los métodos directos son aquellos que utilizan un instrumento u obra calibrada, para con el auxilio de ella determinar de forma inmediata el gasto que circula. Las variantes de este método son: el volumétrico, el gravimétrico, las canaletas calibradas, los vertedores, las obras hidrométricas, las obras reguladoras, las secciones de control, etc. 2.- OBJETIVOS.GENERAL • Estudiar la distribución de velocidades en la seccion transversal de un canal ESPECIFICO • Calcular el gasto que circula por un canal utilizando el método área velocidad • Aprender a usar el molinete hidraulico 3.- FUNDAMENTO TEORICO DISTRIBUCION DE VELOCIDADES EN UNA SECCION TRANSVERSAL: Debido a la esencia de la superficie libere y a la fricción a lo largo de las paredes del canal, las losidades en un canal no están del todo distribuidas en su sección. La máxima velocidad medida en canales normales a menudo ocurre por debajo de la superficie libre a una distancia de 0.05 a 0.25 de la profundidad; cuanto mas cercas estén las bancas mas profundo se encuentra este máximo. La distribución de secciones de un canal depende también de otros factores, como una forma inusual de la sección, la rugosidad del canal y la presencia de curcas, en una corriente ancha, rápida y poco profunda o en un canal muy liso la velocidad máxima por lo general se encuentra en la superficie libre. La rugosidad del canal causa un incremento en la curvatura de la curva de distribución vertical de velocidades. En una curva la velocidad se incremente de manera sustancial en el lado convexo, debido a la acción centrifuga del flujo. Contrario a la creencia usual, el viento en la superficie tiene muy poco efecto en la distribución de velocidades. la sección transversal del canal se divide en franjas verticales por medio de un numero de verticales sucesivas y las velocidades medias en las verticales se determinan midiendo las velocidades a 0.6 de la profundidad en cada vertical o tomando las verticales promedio a 0.2 y a 0.8 de la profundidad cuando se requieren resultados mas confiables. tipos de molinete

a) tipo taza cónica

b) tipo hélice

Un molinete mide la velocidad en un único punto y para calcular la corriente total hacen falta varias mediciones. El procedimiento consiste en medir y en trazar sobre papel cuadriculado la sección transversal de la corriente e imaginar que se divide en franjas de igual ancho como se muestra en la Figura 4. La velocidad media correspondiente a cada franja se calcula a partir de la media de la velocidad medida a 0,2 y 0,8 de la profundidad en esa franja. Esta velocidad multiplicada por la superficie de la franja da el caudal de la franja y el caudal total es la suma de las franjas. El cuadro 2 muestra cómo se efectuarán los cálculos con respecto a los datos indicados en la Figura 22. En la práctica, se utilizarían más franjas que el número indicado en la Figura 22 y en el Cuadro 2. Para aguas poco profundas se efectúa una única lectura a 0,6 de la profundidad en lugar de la media de las lecturas a 0,2 y 0,8. A veces la información necesaria con respecto a las corrientes es el caudal máximo y se puede efectuar una estimación aproximada utilizando el método velocidad/superficie. La profundidad máxima del caudal en una corriente se puede a veces deducir de la altura de los residuos atrapados en la vegetación de los márgenes o de señales más elevadas de socavación o de depósitos de sedimentos en la orilla. También es posible instalar algún dispositivo para dejar un registro del nivel máximo. Para evitar lecturas falsas debidas a la turbulencia de la corriente, se utilizan pozas de amortiguación, normalmente una tubería con agujeros del lado aguas abajo. La profundidad máxima del agua se puede registrar sobre una varilla pintada con una pintura soluble en agua, o a partir de las trazas dejadas en el nivel superior de algún objeto flotante sobre la superficie del agua en la varilla. Entre otros materiales utilizados cabe mencionar corcho molido, polvo de tiza o carbón molido. Una vez que se conoce la profundidad máxima de la corriente, se puede medir el área de la sección transversal correspondiente del canal y calcular la velocidad por alguno de los métodos descritos, teniendo presente que la velocidad en un caudal elevado suele ser superior a la de un caudal normal.

4.- APLICACIÓN PRACTICA.Podemos mencionar que esta practica sera muy util en nuestra vida profesional puesto el calculo de la velocidad nos permite calcular el caudal que circular por cualquier obra hidraulica, como ser: sistemas de riego, canales, etc 5.- CROQUIS DIBUJOS O FOTOS.-

6.- INSTRUMENTOS DE MEDICION.a) Canal Rebock.- Canal rectangular calibrado, utilizado para aforar caudales. b) Micro molinete Hidráulico.- Instrumento calibrado, medidor de velocidades para el calculo de caudales. c) Vertedor.- estructura hidráulica destinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales. d) Cinta métrica.- Cintas calibradas utilizadas para realizar mediciones. 7.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.• • • • • • •

Medir el ancho de plato del canal(b) Anotar la lectura inicial (Li) de la mira mecánica colocada en el vertedor, asegurando que el agua se encuentre a la altura de la cresta. Fijar un gasto de circulación, Q. Este gasto se regula con las válvulas colocadas a la entrada. Anotar la lectura de la mira para la superficie del agua sobre el vertedor (Lf). La carga sobre el vertedor (H) es la diferencia de (Lf-Li). Con la ecuación del vertedor se puede calcular el gasto de circulación por el canal. Se mide la profundidad de circulación por el canal(y) Se divide la sección del canal en 5 partes iguales y se determina la distancia de la pared a que le corresponde situar cada vertical de medición. Se calculan los valores de 0.2y; 0.6y; 0.8y que son las profundidades a las cuales se debe introducir el molinete en cada sección.

8.- CALCULOS.q vs d 0,17 0,168

q

0,166 0,164

q vs d

0,162 0,16 0,158 0

20

40

distancia

60

Distancia de la pared (cm) 6 18 30 42 54

Gasto elemental “q” (m2 / s) 0.1586 0.1685 0.1689 0.1671 0.1594

Ancho del plato Lectura mira (cresta del vertedor) Lectura mira (superficie agua en vertedor) Profundidad de circulación en el canal

b: Li: Lf: h:

TABLA DE OBSERVACIONES 1

2

VERTICAL Nº 3

4

5

Distancia de la pared (cm) PROFUNDIDAD Superficie 0,2 h 0,6 h 0,8 h Fondo

1

Velocidad con el molinete en (m / s) en la vertical Nº 2 3 4

5

TABLA DE RESULTADOS Ec. Para calcular la Vmed Vmed (Ec. 7.1) Vmed (Ec. 7.2) Vmed (Ec. 7.3) Vmed (Ec. 7.4) Vmed 2

(m / s) q = Vmed . h

1

1

9.- COMPARACION.10.- CONCLUSIONES.-

Velocidad media (m / s) en la vertical Nº 2 3 4

Gasto elemental (m2 / s) en la vertical Nº 2 3

4

5

5