Informe de Aforamiento

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE ING. CIVIL

INFORME N° 01 – 2013 – GRUPO LP – UNH A

:

Ing. Kennedy Richard Gómez Tunque

DE

:

CHAVEZ ESCOBAR, Jhanet DIAZ FERNANDEZ, Henry ENRRIQUEZ DE LA CRUZ, Roger GONZALES TORRE, Fredy PEREZ SALAZAR, Zocrates SANTANA SEDANO, Mayra ROJAS QUISPE, Gilmar

ASUNTO FECHA

: AFORAMIENT AFORAMIENTO O DE RIO (MEDICIÓN DE CAUDAL) : Huancavelica, 10 de junio del 2013 Por medio del presente nos es grato dirigirnos a Ud.; para saludarlo e

informar el trabajo de AFORAMIENT AFORAMIENTO O que se realizó en el rio Ichu por el Método del Flotador, en el lugar denominado “CHUNURANRA”; el domingo 09 de junio de 2013.    I

EL GRUPO

   S    O    D    I    U    L    F    E    D      A    C    I    N     Á    C    E    M

MACANICA DE DE FLUIDOS I – AFORAMIENTO 

 

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PORTADA I.   

II. III. 

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS MEMORIA DESCRIPTIVA 1.  ANTECEDENTES 2.  VÍAS DE ACCESO 3.  DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO A REALIZAR 4.  DATOS CLIMATOLÓGICOS

IV. 

FUNDAMENTOS FUNDAMENT OS TEÓRICOS

V. 

DESARROLLO DE PRÁCTICA TRABAJO EN CAMPO PROCESAMIENTO DE DATOS (CALCULOS) CONCLUSIONES Y RECOMENDACION RECOMENDACIONES ES ANEXO

   I    S    O    D    I    U    L    F    E    D      A    C    I    N     Á    C    E    M

MACANICA DE DE FLUIDOS I – AFORAMIENTO 

 

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I.  INTRODUCCION En los trabajos de ingeniería civil, lo que concierne al movimiento del fluido, existen diferentes comportamientos de los fluidos, el ingeniero estará muy familiarizado con este liquido. En la distribución del agua de riego, la Hidrometría tiene como objetivo principal, medir y registrar los caudales de agua que son captados, derivados y distribuidos a los usuarios, a través de los sistemas de riego. Una forma de estudiar el movimiento es fijar la atención en una zona del espacio, en un punto en un instante t, en el se especifica la densidad, la velocidad y la presión del fluido. En ese punto se examina lo que sucede con el fluido que pasa por él. De ahí que resulta importante el que el ingeniero civil conozca y se familiarice tanto con los conceptos de presión y esencialmente con el caudal. Cuando no se cuenta con medidores automáticos de caudales, la medición de tipo manual es de gran ayuda para la obtención de datos que nos sirvan para cuantificar y tomar decisiones. Bajo el punto de vista práctico el margen de error entre la medición utilizando equipos automáticos y las mediciones de tipo manual no es significativo, teniéndose como único inconveniente el uso intensivo de personal y una supervisión constante para evitar al máximo errores de tipo humano. La finalidad del presente es describir la metodología más simple para el aforo, mediante el uso de medición de tipo manual, lo que se hará con el Método del flotador.

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II.  OBJETIVOS  

OBJETIVOS GENERALES:

  Realizar el aforamiento (medir y registrar los caudales) de las aguas del rio Ichu que



son captados y derivados de los afluentes.   

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

  Evaluar que caudal se superara un determinado porcentaje de los años para conocer la



probabilidad de que se produzcan crecidas o estiajes de efectos no deseados.    Dimensionar el promedio de las secciones transversales del rio Ichu para



determinar el caudal. Tener referencia del nivel máximo que alcanzó el río Ichu en tiempos de lluvia

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III. MEMORIA DESCRIPTIVA MACANICA DE DE FLUIDOS I – AFORAMIENTO 

 

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  1.   ANTECEDENTES  AFORAMIENTO DEL RIO ICHU (CHUÑURANRA) UBICACIÓN  

Departamento

: HVCA

 

Provincia:

: HVCA

   

Distrito Lugar

: HVCA : Centro Poblado de CHUÑURANRA

   I    S    O    D    I    U    L    F

UBICACIÓN DEPARTAMENTAL

LOCALIZACIÓN NACIONAL

Es necesario registrar la ubicación y elevación del lugar de aforamiento, para así proporcionarnos un perfil superficial aunque en este caso solo se ha llegado a elaborar una sola. Primero vamos a conocer la ubicación específica del lugar de trabajo; que es en el noreste de la ciudad la Ciudad de Huancavelica  Huancavelica  2.  VIAS DE ACCESO MACANICA DE DE FLUIDOS I – AFORAMIENTO 

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El aforamiento realizado está ubicado por el lugar denominado “CHUÑURANRA”

mencionada

anteriormente

a

3787

m.s.n.m 

aproximadamente en la parte sureste de la ciudad de Huancavelica. Está ubicada por a 500 metros del centro poblado de CHUÑURANRA, a la margen derecha de la carretera ruta CASTROVIRREYNA CASTROVIRREYNA.. Para mayor detalle de información se puede observar en los planos de ubicación geográfica.  geográfica.  3.  DATOS CLIMATOLOGICOS Como ya tenemos entendido, el lugar donde donde se realizo el aforamiento es una zona de relieve de terreno escarpado, y de acuerdo a la altitud sobre el nivel del mar, se deduce que el clima es frío y se halla a muy altas presiones. En el aforo rrealizado ealizado se encontr encontróó fuertes corrientes de aire con un cielo nublado lo cual podría encontrarse algunos errores de cálculo para lo cual se realizo diversas pruebas.  pruebas.  IV. FUNDAMENTOS TEORICOS    I

 AFORAMIENTO Aforar es medir el caudal. En hidrología superficial puede ser necesario medir desde pequeños caudales (unos pocos litros/seg.) hasta grandes ríos con c on caudales de centenares o miles de m3/seg. Distinguimos dos tipos de aforos:   Aforos directos: con algún 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.

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CAUDAL “Q” 



Se define como el volumen de agua, , que pasa por una sección en un determinado

   el caudal corresponde a un volumen de agua por unidad de Como ya se señaló,

tiempo , t, es decir:

tiempo, siendo unidades de medición más utilizadas, las siguientes:

                            

   

1.  MÉTODOS DE AFORO EN CAUCES NATURALES 1.1  El aforador o molinete: molinete : El molinete es un instrumento que tiene una hélice o

rueda de cazoletas, que gira al introducirla en una corriente de agua. El de tipo de taza cónica gira sobre un eje vertical y el de tipo hélice gira sobre un eje horizontal. En ambos casos la velocidad de rotación es proporcional a la velocidad de la corriente; se cuenta el número de revoluciones en un tiempo dado. Los molinetes pueden ir montados en soportes o suspendidos de cables. Antes de ser usados en el campo, deben ser calibrados por el fabricante para determinar la relación entre la velocidad de rotación de la hélice y la velocidad del agua. La sección elegida para la medida con el molinete debe estar situada en un tramo recto y de una sección lo más homogénea posible a lo largo de dicho tramo  

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1.2 Pantalla Pantalla corrediza: El corrediza: El método de la pantalla corrediza para medir corrientes de agua, se adapta solamente a cauces de sección transversal muy regular. El trabajo previo es bastante laborioso, pero cuando el aparato ha sido instalado puede emplearse para tantas observaciones como se deseen. Una ligera pantalla de lona, barnizada para impermeabilizarla, se suspende con un bastidor rígido de un carrito con ruedas montadas sobre rieles situados a lo largo de las márgenes del canal. La velocidad con que se mueve la pantalla debe ser necesariamente la velocidad media del agua que la impulsa. Se asegura su movimiento libre por medio de una pequeña holgura, de unos 12 mm. La distancia en que puede moverse la pantalla queda limitada a la longitud del tramo de sección recta uniforme. Generalmente se disponen contactos eléctricos al principio y al final del tramo, y se registra automáticamente el tiempo empleado en el recorrido. Una modificación de este método consiste en suspender la pantalla de flotadores contrapesados de manera que se tenga la holgura correcta.  correcta.  1.3 El El aforo químico:  químico:  Consiste en hallar el caudal introduciendo en proporción conocida una sustancia química en el agua de la corriente y determinando la cantidad de dicha sustancia que contiene está en una sección situada suficientemente lejos aguas abajo para asegurar su mezcla perfecta con el agua. La sal común es la sustancia empleada comúnmente. Por conveniencia se disuelve la sal en agua antes de introducirla en la corriente. Representamos por Q el caudal en metros cúbicos por segundo. Si se introducen w kilogramos por segundo de sal después de tener una mezcla perfecta se toma una muestra de la corriente y esta indica que 1 kilogramo de agua contiene n kilogramos de sal, además de la sal que contiene el agua natural.  natural.  1.4 Tubos Tubos de Pitot: Pitot:  En algunos casos de conducción de agua esta circula con velocidades muy diferentes en los diversos puntos de una sección debido al rozamiento con las paredes, de condiciones de rugosidad muy variables, como sucede en los canales o en los ríos y entonces, para averiguar las condiciones de

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circulación se emplea un medidor de velocidad que se llama Tubo de Pitot. Es un tubo vertical en su mayor parte y horizontal en un extremo, el que se sumerge al aperar; está abierto en ambas extremidades.Si el agua estuviera en reposo, penetraría al tubo hasta alcanzar en el interior un nivel igual al de la superficie fuera del tubo, pero cuando hay circulación, el agua al penetrar al tubo sube hasta un nivel mayor que el nivel exterior. Se observa que a mayor velocidad de circulación del líquido, mayor es la altura h que alcanza el agua en el interior del tubo, entonces la velocidad podrá conocerse midiendo h. Para obtener la curvas de igual velocidad en la sección de una corriente, se hacen exploraciones determinando la velocidad en diferentes puntos, a diferentes profundidades, observando la altura h en el tubo Pitot y la profundidad de la boca con un estadal, marcando con una X en el dibujo de la sección transversal los diferentes puntos de observación e interpolando, se obtienen los puntos de igual velocidad, que unidos por medio de una línea continua, muestran las curvas en cuestión.  cuestión.  1.5 Método Método del flotador:  flotador:  se utiliza en los canales, acequias y da solo medida aproximada de los caudales. Su uso es ilimitado debido a que los valores que se obtienes son estimativos del caudal, siendo necesario el uso de otros métodos cuando se requiere una mayor precisión. Para ejecutarlo, se tiene un tramo del canal que sea recto y de sección transversal uniforme, de alrededor de 30 metros de largo, donde el agua escurra libremente. se maraca en el terreno la longitud elegida y se tome el tiempo que demora un flotador (por ejemplo un trozo de madera) en recorrerla, con el fin de conocer la velocidad que lleva el agua es esa sección.  sección.  Como flotador se puede usar cualquier objeto que sea capaz de permanecer suspendido en el agua, como un trozo de madera, corcho u otro material similar, que no ofrezca gran resistencia al contacto con el aire y que se deje arrastrar fácilmente por la corriente de agua.

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Determinación de la velocidad Para conocer la velocidad del agua, deberá el largo de la sección elegida, en metros, por el tiempo que demoro el flotador en recorrerla, expresado en segundos, como se indica en la siguiente relación:



     ()  (      ()  ) 

El paso siguiente es determinar el área promedio del canal (sección transversal del canal).

Determinación del área del canal Se seccionara en distancias iguales, si el seccionamiento es mayor la precisión del área que se calculara será más exacto. El método que se utilizada para el cálculo del área será el método Simpson un tercio:    I

 

    



+   





 +  

    



+   ⋯ 



Determinación del caudal: Conocida la velocidad (v) del agua y el área (A) del canal, se aplica la siguiente fórmula para calcular el caudal (Q):

      V.  DESARROLLO DE LA PRACTICA MATERIALES: Wincha MACANICA DE DE FLUIDOS I – AFORAMIENTO 

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Fluxómetro Estacas Botella descartable de plástico Cronometro Cámara fotográfica Cuaderno de apunte TRABAJO EN CAMPO:

En primer lugar nos ubicamos en

el

borde

del

rio

y

empezamos a especificar un lugar adecuado donde la velocidad

del

rio

sea

casi

constante ya ubicando el lugar exacto

realizamos

el

demarcado del lugar con la wincha teniendo el largo de trayectoria equivalente a 15m y

   I

el ancho de 9.30m

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Ya

demarcado

la

longitud

de

trayectoria que es de 15 m. Empezamos a medir el tiempo de   MACANICA DE FLUIDOS DE I – AFORAMIENTO recorrido de la botella en el rio

con dos cronómetros

lo q nos

 

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Luego

de

haber

calculado

la

velocidad, pasamos a calcular la profundidad del rio midiendo cada 20 cm sabiendo q el ancho es 9.30m lo cual nos permitió saber que en todo el ancho de la trayectoria del rio existen distintas profundidades,

además

es

importante saber la profundidad para poder calcular el área y así poder calcular el caudal del rio

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DATOS OBTENIDOS EN CAMPO: Datos del tiempo en segundos. Nº Ensayo

Tiempo (Seg.) 12.05 12.40 12.87 12.25 12.30 12.42 12.63 13.15 12.06 12.76

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(L) 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Datos de los tirantes (profundidad del rio).

Punto Nº

Distancia Tirante Punto Distancia Tirante (cm) (cm) Nº (cm) (cm)

1 2 3 4

0 20 40 60

0 5 6 8

11 12 13 14

200 220 240 260

15 13 12.5 11

5 6 7 8 9 10

80 100 120 140 160 180

11 11 12 13 12.5 15

15 16 17 18 19 20

280 300 320 340 360 380

10 10.5 10 8 4 0

Sumatoria del tirante = 187.5cm PROCESAMIENTO DE LOS DATOS DATOS (CALCULO DE VELOCIDAD Y TIEMPO PROMEDIO)

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Nº Tiempo Ensayo (T) 1 12.05 2 12.40 3 12.87 4 12.25 5 12.30 6 12.42 7 12.63 8 13.15 9 12.06 10 12.76

(L)

TIEMPO PROMEDIO 1

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

12.49

TIEMPO PROMEDIO= 12.49 seg HALLANDO LA VELOCIDAD

 Sea:                     I

  HALLANDO EL AREA:

       ∑   

Sea:

        ∑      (   ) )            

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Hallando el caudal:

              

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  CONCLUSIONES Del aforo realizado en conjunto se puede considerar las siguientes conclusiones: Debido a la alta variabilidad de caudales durante el proceso, puede quitarle algo de representatividad, pero como se ve la diferencia obtenida es perfectamente admisible y

dentro del del rango de

errores de los dos métodos de estimación. Se debería recabar la información del aforo realizada por el grupo, para comprobar la diferencia obtenida en los aforos realizados. El proceso de contraste de los datos, debe ser un proceso continuado, por lo que se deberían realizar más aforos conjuntos, tanto en la sección de medida, como en la

sección de aforo

utilizada normalmente.

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RECOMENDACIONES  

No existe una regla específica que aplique para todas las pruebas de aforo, pues cada una de ellas se realiza bajo condiciones de espacio y tiempos diferentes.

 

Un programa de prueba de aforo debe comprender los siguiente:  

Pozo de prueba (conocimiento de las características constructivas y geológicas)

 

Caudales a los que se llevará a cabo la prueba.

 

Temporada de prueba (estiaje o lluvia)

 

Duración global aproximada

 

Dispositivos de medición    I    S    O    D    I    U    L    F    E    D      A    C    I    N     Á    C    E    M

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 ANEXOS

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  DEMARCANDO DEMARCAND O EL PERIMETRO DEL CAMPO

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SE OBTUBO UN PERIMETRO DEL RIO A CALCULAR

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  MIDIENDO EL CAUDAL DEL RIO

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SE OBSERVA UN BOTELLA QUE NOS PERMITE MEDI MEDIR R EL CAUDAL DEL RIO

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  MIDIENDO LA PROFUNDIDAD CADA 20 cm

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EL GURPO DE TRABAJO

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     O    I    R    E    D    L    A    S    R    E    V    S    N    A    R    T    L    I    F    R    E    P

   I    S    O    D    I    U    L    F    E    D      A    C    I    N     Á    C    E    M

PROFUNDIDAD

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