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UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
FACULTAD INGENIERIAS Y ARQUITECTURA
ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE
INGENIERÍA CIVIL
TRABAJO SEMESTRAL
“AFORO DEL RIO YUCAES”
DOCENTE : ING. LEON PALACIOS, Edwar
CURSO : ABASTECIMIENTO DE AGUA
ALUMNOS :
CALDERON ZEVALLOS, Marco
CUYA OGOSI, Joel
DAVILA VILCAS, Alexandra
MARCA YUPANQUI, Hernan
YAULI RIVERA, Marco Antonio
YUCRA AGUILAR, Samuel
AYACUCHO – PERÚ
2015
UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS – INGENIERIA CIVIL
ABASTECIMIENTO DE AGUA 2
INDICE
1.-INTRODUCCION Pág. 3
2.-OBJETIVOS Pág. 4
FUNDAMENTO TEORICO Pág.5
3.-AFORO DE AGUAS Pág. 5
3.1.-METODOS DE AFORO DE UN RIO Pág. 6
3.1.1.-METODO VOLUMETRICO Pág. 6
3.1.2.-METODO DEL FLOTADOR Pág. 6
3.1.3.-METODO DEL VERTEDERO Pág. 6
3.1.4.-METODO DEL VERTEDERO Pág. 7
3.2.-CORRECCION DE LA VELOCIDAD (c) Pág. 7
UBICACIÓN DEL RIO YUCAES Pág. 8
4.-UBICACIÓN APROXIMADA Pág. 8
4.1.-NACIMIENTO DEL RIO YUCAES Pág. 8
PROCEDIMIENTO DE AFORO Pág.11
5.-PROCEDIMIENTO Pág.11
5.1-MATERIALES A UTILIZAR Pág.11
5.1.1.-Cuerda Pág.11
5.1.2.-Wincha Pág.11
5.1.3.-Flexometro Pág.11
5.1.4.-Cronometro Pág.12
5.1.5.-Flotador Pág.12
5.2.-SECCION DE MEDICION Pág.13
5.3.-LARGO DEL RIO Pág.13
5.4.-ANCHO DEL RIO Pág.13
5.5.-TIRANTE DEL RIO Pág.13
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ABASTECIMIENTO DE AGUA 3
CALCULO DEL CAUDAL Pág.17
6.-CALCULO Pág.17
6.1.-MEDICION DE LA SECCION A-A Pág.17
6.2.-MEDICION DE LA SECCION B-B Pág.18
6.3.-MEDICION DEL TIEMPO Pág.19
HALLANDO TIEMPO PROMEDIO (Tp) Pág.19
HALLANDO VELOCIDAD SUPERFICIAL (Vs) Pág.19
HALLANDO VELOCIDAD MEDIA (Vm) Pág.19
HALLANDO AREA PROMEDIO Pág.20
HALLANDO CAUDAL Pág.20
7.-CONCLUSIONES Pág.21
8.-RECOMENDACIONES Pág.22
9.-BIBLIOGRAFIA Pág.23
ANEXO Pág.24
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ABASTECIMIENTO DE AGUA 4
1.-INTRODUCCION
La medición del caudal o gasto de agua que pasa por la sección transversal de
un conducto (río, riachuelo, canal, tubería) de agua, se conoce como aforo o
medición de caudales. Este caudal depende directamente del área de la sección
transversal a la corriente y de la velocidad media del agua. El método del flotador
se utiliza cuando no se tiene equipos de medición y para este fin se tiene que
conocer el área de la sección y la velocidad del agua, para medir la velocidad se
utiliza un flotador con él se mide la velocidad del agua de la superficie, pudiendo
utilizarse cómo flotador cualquier cuerpo pequeño que flote: como una pelota,
una botella, pelotas de tenis o también un fluido que se pueda distinguir en el
agua. En el caso del aforo que se efectuó en el río Yucaes se aplicó el método
de flotador para determinar el caudal de dicho río y en este informe se aplicaron
todos los procedimientos para calcular los resultados de los datos obtenidos en
el aforo.
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2.-OBJETIVOS
Calcular el caudal máximo del punto de aforo.
Calcular el caudal máximo del rio por el método volumétrico.
Calculo de la velocidad media del rio y ésta depende de la velocidad
superficial del rio.
Calculo del factor KC (Factor de corrección de la velocidad del rio).
Calculo de la velocidad con el método del flotador.
Calculo del área de la sección trasversal.
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FUNDAMENTO TEORICO
3.-AFORO DE AGUAS
Una estación de aforo es un conjunto de equipamientos que se instala en el
cauce de un río para medir los caudales de agua que circulan por él. Esta
información resulta de interés por su aplicación en muy diversas áreas: estudios
biológicos, ecológicos, geológicos, hidráulicos, ingenieriles, de protección civil,
etc. También pueden medirse en estas estaciones las características físico-
químicas del agua para conocer su estado y su capacidad de albergar vida, así
como algunas variables meteorológicas, como la lluvia, la temperatura y la
humedad del ambiente, la velocidad y dirección del viento, la radiación solar, etc.
El aforo es la operación de medición del caudal en una sección de un curso de
agua. En los ríos se mide en forma indirecta, teniendo en cuenta que:
Q [m3/seg] = V [m/seg] x A [m2]
CAUDAL = VELOCIDAD x AREA
El método consiste entonces en medir la sección del curso y la velocidad en la
misma. Ello se hace a través de verticales referidas a las márgenes en las que
se mide profundidad y velocidad. Se determinan así áreas parciales y
velocidades medias en las áreas parciales con las cuales se determinan
caudales parciales, cuya sumatoria arroja el caudal total.
Q= A1 V1 + A2. V2 + A3. V3 +. . . . . .
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ABASTECIMIENTO DE AGUA 7
En ríos poco profundos el velocímetro debe ser suspendido por medio de una
varilla de vadeo. En ríos más profundos, debe suspenderse de un cable o varilla
desde un puente torno, vagoneta o bote.
Sin embargo un aforo sólo se puede realizar periódicamente ya que insume
bastante tiempo, entre media hora a una hora, según el río a medir y el método
a utilizar.
3.1.- MÉTODOS DE AFORO DE UN RIO
Existen varios métodos para determinar el caudal de agua y los más utilizados
en los proyectos en zonas rurales son los métodos volumétrico y de velocidad-
área. El primero es utilizado para calcular caudales hasta con un máximo de 10
lts./seg. y el segundo para caudales mayores a 10 lts./seg.
3.1.1.- METODO VOLUMETRICO
El método consiste en tomar el tiempo que demora en llenarse un
recipiente de volumen conocido. Posteriormente se divide el volumen en litros
entre el tiempo promedio en segundos, obteniéndose el caudal en lts./seg.
3.1.2.- MÉTODO DEL FLOTADOR
Con este método se mide la velocidad del agua superficial que discurre
de la fuente tomando el tiempo que demora un objeto flotante en llegar de un
punto a otro en una sección uniforme.
Se toma un trecho de la corriente; se mide el área de la sección; 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. El resultado de la velocidad se ajusta a un factor de 0.8
a 0.9.
En nuestro caso se ha calculado con un factor de corrección Kc
3.1.3.- MÉTODO DEL VERTEDERO
Aforo con vertedero es otro método de medición de caudal, útil en
caudales pequeños. Se interrumpe el flujo del agua en la canaleta y se produce
una depresión del nivel, se mide el tamaño de la lámina de agua y su altura. El
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agua cae por un vertedero durante cierto tiempo, se mide la altura de la lámina
y se calcula la cantidad de agua que se vertió en ese tiempo.
3.1.4.- MÉTODO DEL VERTEDERO
En un río cualquiera, para determinar el caudal que pasa por una sección
transversal, se requiere, a su vez, saber el caudal que pasa por cada una de la
subsecciones en que se divide la sección transversal. Para eso, se realiza el
siguiente procedimiento para registrar las observaciones y calcular las
velocidades y caudales. El correntómetro nos da el valor de las velocidades en
el punto en donde se le sumerge.
3.2.-CORRECCION DE LA VELOCIDAD (c)
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K = 0,06 paredes lisas conservadas de hormigón, madera o metálicas
K = 0,16 hormigón no perfectamente alisado, con salientes de mampostería de ladrillo
y/o piedra tallada
K = 0,46 hormigón descuidado con algo de vegetación, aguas turbias con depósitos
en las paredes. Mampostería de piedra común no perfilado.
K = 0,85 tierra con sección rectangular eventualmente revestida con guijarros, poco
depósito en el fondo, sin vegetación.
K = 1,30 tierra de sección rectangular, con hierbas en el fondo y matas en los taludes,
limpiezas periódicas.
K = 1,75 tierra en malas condiciones de conservación, matas de vegetación abundante,
depósitos de peñascos o guijarros, irregularidades, erosiones, conservación
descuidada.
K = 2,40 cursos naturales de agua canales excavados en el terreno.
UBICACIÓN DEL RIO YUCAES
4.-UBICACIÓN APROXIMADA
En WGS84DATUM ZONA: 18L Coordenadas en UTM:
NORTE: 8550977.22
ESTE: 587078,73
En coordenadas Geográficas:
LATITUD: 13°6’22.46’’S
LONGITUD: 74°11’48.04’’0
4.1.-NACIMIENTO DEL RIO YUCAES
El rio Yucaes nace de un manantial o naciente es una fuente natural de agua
que brota de la tierra o entre las rocas.
Ésta se origina por la filtración de agua de lluvia y de una laguna existente a más
altura de ella que penetra en un área y emerge en este lugar que es de menor
altitud donde el agua no está confinada en un conducto impermeable.
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ABASTECIMIENTO DE AGUA 10
Cuya ubicación geográfica del nacimiento es:
Latitud: 13°20'47.84"S
Longitud: 74°12'56.90"O
Altitud: 4155 msnm
Grafico que nos muestra cómo nace un manantial
Ramificación de los ríos que forman un solo curso de agua
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Lugar donde nace el rio
La ubicación de los ríos respectivos
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PROCEDIMIENTO DE AFORO
5.-PROCEDIMIENTO
El método flotador es el que utilizamos para realizar este proceso que consiste
en un elemento natural o artificial que esté en condiciones de flotar, el cual es
arrastrado por las aguas ya sea parcial o totalmente sumergido a ella.
5.1- MATERIALES A UTILIZAR
5.1.1.- Cuerda
La cuerda se utiliza para limitar el tramo del rio en el cual se va realizar el
aforo,estas se colocaran en un tramo de 20 metros.
5.1.2.- Wincha
Para poder realizar la medida de cuanto están distanciados los límites de aforo
.
5.1.3.- Flexómetro
Se sabe que se llama flexómetro a la cinta métrica menor de 5 metros, este
instrumento nos ayuda a seccionar la cuerda a medidas pequeñas, ya sea 1 m o
0.5 m de acuerdo a criterio del responsable.
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5.1.4.- Cronometro
Instrumento indispensable para realizar el aforo, este aparato nos ayudara a
controlar el tiempo en que el flotador recorre desde punto del límite aguas arriba
de la sección a aforarse.
5.1.5.- Flotador
Objeto que flota, puede ser una pequeña pelota, envase de plástico o algún otro
que tenga la característica de flotar.
FOTOGRAFÍA Nº 1: Materiales usados en el campo
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5.2.- SECCIÓN DE MEDICIÓN
El lugar donde se va a efectuar la medición se conoce como sección transversal
del curso de agua y donde se va medir se le conoce como la velocidad del agua,
esta debe estar emplazada en un tramo del cauce o canal donde el flujo de agua
tenga las siguientes características:
El tramo debe ser casi uniforme de cauce, que sus márgenes sean rectas
y paralelas, por lo menos en un tramo mínimo de 10 metros.
Debe tener un lecho estable.
Una sección transversal de flujo relativamente constante a lo largo del
tramo recto
5.3.- LARGO DEL RIO
En este proceso realizado constamos en medir con una wincha un trayecto más
o menos recto del rio en el que no haya tantas turbulencias variantes en el
agua que puedan perjudicar el trabajo. Dado las circunstancias procedimos a
medir un trayecto del rio de 10 metros.
5.4.- ANCHO DEL RIO
Este proceso lo realizamos al medir el ancho del rio en la parte superior y final
del rio con la cual obtenemos el promedio del ancho del rio con un margen de
error pequeño, para nuestro caso 14.8 y 15 metros.
5.5.- TIRANTE DEL RIO
Este proceso de medición se realiza para obtener el área de la sección
transversal. Para obtener el área se sumerge el bastón marcado los centímetros
con un flexómetro para medir los tirantes del río.
La imagen que se muestra abajo es el rio Yucaes, ubicada a 500 metros Puente
arriba el cual se realice el aforamiento en tramo recto de 10 metros lineales.
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FOTOGRAFÍA Nº 02: Vía de acceso al lugar de aforo
FOTOGRAFÍA Nº 03: Lugar de donde se realizan los datos de aforo
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FOTOGRAFÍA Nº 04: Se mide el ancho en dos zonas en la parte superior del rio y en el final para limitar el tramo a aforar con cuerdas y que aproximadamente estén distanciados, en este caso es de 14.8 m en la parte superior y 15m en la parte final.
FOTOGRAFÍA Nº 05: Seguidamente medimos la profundidad del rio donde la parte más profunda mide 55 centímetros siendo medido cada metro en el ancho del rio. Donde en el punto de seccionamiento sumergimos el bastón al fondo del rio para luego utilizar el flexómetro y así tomar la lectura del tirante del rio.
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FOTOGRAFÍA Nº 06: Realizando la toma de datos del Aforo, empezamos a medir la profundidad cada 50 centímetros a lo ancho del rio.
FOTOGRAFÍA Nº 07: Ahora soltamos el envase en la línea de partida, luego cronometramos el tiempo que el envase tarda en llegar a la línea de meta, este mismo procedimiento lo realizamos diez veces dando como resultado un promedio de 6.94 segundos.
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CALCULO DEL CAUDAL
6.-CALCULO
Con los datos obtenidos se procede a realizar los cálculos respectivos
6.1.-MEDICION DE LA SECCION A-A
SECCION A-A (Aguas abajo)
X(m) Y(m)
0 0.15
1 0.30
2 0.33
3 0.50
4 0.58
5 0.63
6 0.60
7 0.48
8 0.55
9 0.38
10 0.34
11 0.34
12 0.34
13 0.14
14 0.12
14.8 0.04
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6.2.- MEDICION DE LA SECCION B-B
SECCION B-B (Aguas arriba)
X(m) Y(m)
0 0.13
1 0.27
2 0.35
3 0.50
4 0.60
5 0.60
6 0.60
7 0.55
8 0.50
9 0.38
10 0.30
11 0.33
12 0.31
13 0.16
14 0.10
15 0.05
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6.3.- MEDICION DE TIEMPO
TIEMPO
(segundos)
T1 6.01
T2 6.93
T3 7.11
T4 7.20
T5 7.21
T6 6.56
T7 7.44
T8 7.66
T9 6.08
T10 7.21
HALLANDO TIEMPO PROMEDIO (Tp)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10
6.94
T T T T T T T T T TTp
Tp s
HALLANDO VELOCIDAD SUPERFICIAL (Vs)
tanDis ciaVs
Tp
101.441 /
6.94Vs m s
HALLANDO VELOCIDAD MEDIA (Vm)
0.85 0.85*1.44 1.224 /Vm Vs m s
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HALLANDO AREA PROMEDIO (A)
1 2
2
A AA
25.709 5.625.665
2A m
HALLANDO CAUDAL (Q=m3/s)
3
*
1.224*5.665
6.934
Q Vm A
Q
mQs
6933.96 litrosQs
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7.-CONCLUSIONES
Se utilizó el promedio de velocidades debido a que las dimensiones del
río es variable entonces para obtener un caudal promedio el cual nos
indique un mejor dato para la utilización en diseño.
El valor del caudal mínimo debe ser mayor que el consumo máximo diario
con la finalidad de cubrir la demanda de agua de la población futura. Lo
ideal sería que los aforos se efectúen en las temporadas críticas de los
meses de estiaje (los meses secos) y de lluvias, para conocer caudales
mínimos y máximos.
Al realizar el aforamiento en las zonas más profunda, se observa que
se puede obtener datos más exactos.
Mientras la zona a aforar tenga más vegetación será más difícil la
medición del rio
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ABASTECIMIENTO DE AGUA 23
8.-RECOMENDACIONES
Se recomienda utilizar para estas pruebas el equipo de seguridad
necesario: botas y zapatos que no resbalen, y chaleco salvavidas.
En el momento de aforar se debe observar si el rio está muy caudaloso,
todo eso para prevenir algún tipo de accidente.
Al momento de aforar tener en cuenta que las mediciones tomadas deben
de ser lo más exacto posible, para así poder hacer un buen cálculo del
caudal
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ABASTECIMIENTO DE AGUA 24
9.-BIBLIOGRAFIA
Catedra de hidrología agrícola/Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad
página 22.
Guía de Hidrometría: estimación del caudal por el método de flotadores.
Agua potable para poblaciones rurales / sistema de abastecimiento por
gravedad sin tratamiento/Roger Agüero Pittman, página 27-31.
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/aforamiento
corrientes/aforodecorrientes.html página 12,13” tipos de método de
aforo”.
http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/05/metodo-del-flotador.html
página 18,19 “métodos de aforo del rio”.
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ANEXO
PANEL FOTGRAFICO
FOTOGRAFÍA Nº 08: Midiendo la parte más profunda en el ancho del rio.
FOTOGRAFÍA Nº 09: Con la ayuda de una soga y la wincha realizamos la medición transversal del rio.