Aforos (Métodos)
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Aforos
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Son aquellos procedimientos que nos permiten calcular el caudal con el que circula el agua en las quebradas o ríos. Existen muchos métodos de calculararla, esto se mencionarán a continuación.
Métodos
Los método pueden utilizarse de acuerdo a la cantidad de volumen de transito (caudal) y la forma de almacenamiento. Tenemos los siguientes métodos de aforo.
A) Método Volumétrico
Consiste en llenar un recipiente y apuntar el tiempo que toma. El volumen tiene que obtenerse de manera sencilla o en todo caso usar recipientes calibrados (Valdes, galones, tinas, ...) cronómetro. Se recomienda hacer muchas pruebas y finalmente tomar el promedio de los tiempos medidos
Entonces el caudal sería:
Donde:
Q: caudal
V: volumen del recipiente (valde, galón, m3, L, cm3, ...)
t: tiempo (s, h, día, ...)B) Vertederos de pared delgada
Son equipos o dispositivos de madera o metal, que cuentan con un espesor "e" que se colocan transversalmente al flujo y mediante relaciones o modelos matemáticos de acuerdo al tipo podemos calcular el caudal.
Cuando el agua pase por encima de este vertedero la carga del vertedero (h) se reduce al momento de pasar justamente por encima del vertedero a una carga (hc) llamada carga sobre la cresta o manto.
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| Fuente: Carrazón, 2007 |
Consideraciones:
- El vertedero se ubica en tramos calmados, es decir sin turbulencia, por lo menos 20 veces h.
- El vertedero va siempre perpendicular al flujo y vertical, además la cresta debe estar bien lisa.
- Si se quiere medir las cargas y elevaciones mediante alguna regla, esta se debe colocar 5 veces h antes del vertedero.
- La carga sobre la cresta o manto debe ser mayor de 5 cm.
Otras consideraciones más la podemos ver en el siguiente gráfico.
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| Casanova (2003) |
C) Vertedero triángular
- Precisos para caudales inferiores a 20 l/s.
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| Forma de vertedero triángular |
Donde:
Cd: coeficiente de descarga
: ángulo en el vértice
h: altura
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| Coeficientes de descarga para vertederos triángulares |
D) Vertedero rectangular
- Con contacción
- Sin contracción
E) Vertedero trapecial de Cipolletti
Es el más usado en cuanto a vertederos trapeciales. La inclinación de sus lados están en la relación de 1 a 4.
F) Método del flotador
Es el método más simple, pero a su vez uno de los que más errores presenta. Consiste en medir el tiempo que tarda un flotador (un corcho, un trozo de madera, o cualquier otro material que flote) en recorrer una determinada distancia L.
Procedimiento:
- Seleccionar un tramo que sea aparentemente recta y de seccíon más o menos uniforme.
- Situar dos marcas a una distancia L (entre 20 y 50 metros)
- Se suelta el flotador una distancia antes de la primera marca, con la condición que se adopte el movimiento del flujo.
- Con un cronómetro medimos el tiempo que le lleva recorrer el tramo L.
- Repetir varias veces (4 veces o más), y tomando tramos distintos con las caracteristicas ya mencionada.
- Tomar el promedio de los tiempos obtenidos (tp)
- Calcular la velocidad superficial (Vs).
- Aplicar un factor de correción de 0.80 porque se debe tomar una velocidad promedio que involucre toda la sección y no solo la superficie.
- Calcularemos la sección del tramo tomando profundidades a lo largo de el y luego tomaremos el promedio (Pm). Luego tomamos el ancho (a) del río o quebrada para multiplicarlo con la profundidad promedio y asi obtendremos una sección aproximada.
- Finalmente el caudal
G) Con molinete o correntómetro
Es el método más exacto de medición. Es una buena alternativa para las diversas limitaciones de los demás métodos.
El molinete es un dispositivo o aparato que mide la velocidad de la corriente mediante un turbina que combina su movimiento giratorio con un indicador-registrdor.
La velocidad de rotación es proporcional a la velocidad de la corriente. Se cuenta el número de revoluciones en un tiempo dado, ya sea con un contador digital o como golpes que pueden ser oídos por el operador mediante auriculares.
En un papel se ubican ejes que contienen tramos del ancho de la sección (eje horizontal) y profundidad de secciones (eje vertical). En otras palabras se gráfica la sección transversal.
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| Fuente: Carrazón (2007) |
La siguiente tabla muestra las velocidades tomadas con un correntómetro. Teniendo de dato la profundida obenida probablemente de un levantamiento topográfico u otro método y tambien el ancho (dado a criterio) podemos calcular el área. Luego el área multiplicado con la velocidad nos va dando caudales parciales, finalmente la suma de los caudales de cada tramo nos da el caudal total en la sección.
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| Ejemplo Carrazón, 2007 |
En la siguiente imagen se muestra la sección indicando como fue la toma de velocidad con el método del molinete.
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| Fuente: Carrazón, 2007 |
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