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FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIER´IA

INGENIER´IA CIVIL-HVCA

TEMA: AFORO DEL RIACHUELO DE HUAYLACUCHO

´ CATEDRATICO: ING. GOMEZ TUNQUE, Kennedy R.

INTEGRANTES: ´ Maily Nicol DE LA CRUZ LEON, PAQUIYAURI PAUCAR,Marquhino PARIONA QUISPE,Charles SIMON CHAVEZ,Miriam Mabel

CICLO:V HUANCAVELICA-PERU 2020

1

MECANICA DE FLUIDOS I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA CURSO: MECANICA DE FLUIDOS I CICLO:V - SECCION:

´Indice ´ 1. INTRODUCCION

3

2. OBJETIVOS 1. OBJETIVO GENERAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. OBJETIVO ESPECIFICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 4 4

´ 3. MARCO TEORICO 1. AFORO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ´ 2. AFORO CON EL METODO DEL FLOTADOR . . . . . . . . . . . .

4 4 4

´ GEOGRAFICA ´ 4. UBICACION

5

5. MATERIALES E IMPLEMENTOS ´ 1. FLEXOMETRO . . . . . . . . . . . . 2. ESTACAS . . . . . . . . . . . . . . . . 3. BOLAS DE TECNOPOR Y CORCHO ´ 4. CRONOMETRO . . . . . . . . . . . . 5. CUERDA O LANA . . . . . . . . . . . 6. NIVEL DE MANO . . . . . . . . . . . 7. IMPLEMENTOS . . . . . . . . . . . .

6 6 6 7 7 8 8 9

6. PROCEDIMIENTOS

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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´ 7. CALCULO DE DATOS 14 ´ ´ 1. CALCULO DE SECCION TRANSVERSAL Y VELOCIDAD . . . . 15 ´ 2. CALCULO DE AREA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 8. CONCLUSIONES

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9. RECOMENDACIONES

21

10.BIBLIOGRAF´IA

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11.ANEXO

23

INGENIER´IA CIVIL

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1

´ INTRODUCCION C´alculo del caudal o aforamiento del riachuelo de Huaylacucho, mediante el m´etodo de flotador, siendo el m´etodo del flotador una manera mas sencilla de calcular ”aproximadamente” el caudal. Para el c´alculo de caudal se designo un tramo del riachuelo siendo lo m´as recto posible, se dificult´o encontrar un tramo recto y sin obst´aculos (rocas) al tratarse de un riachuelo formando naturalmente y con una gran pendiente, encontr´andose un tramo de 5 metros del cual se calcul´o las secciones transversales en los extremos(AA’,BB’) y a una distancia de 3 m de la secci´on AA’, donde se localiz´o una secci´on transversal uniforme que nos facilit´o el c´alculo de la secci´on transversal mediante el m´etodo del trapecio. Para el c´alculo de la velocidad se utilizaron dos materiales(corcho y esfera de tecnopor), con ellos se calcul´o la velocidad superficial, al tratarse de un riachuelo se le debe multiplicar por un factor de correcci´on de 0.5 para obtener la velocidad media. Finalmente se realizan los c´alculos de gabinete, dando como resultado el caudal del riachuelo, el c´alculo del caudal de ´este peque˜ no riachuelo resulta beneficioso para las comunidades aleda˜ nas para la construcci´on de obras civiles y aprovechamiento h´ıdrico para los cultivos, siendo comunidades dependientes de la agricultura.

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OBJETIVOS

2.1

OBJETIVO GENERAL 1

2.2

C´alculo del caudal aproximado que pasa por el riachuelo de Huaylacucho.

OBJETIVO ESPECIFICO 1

Calculo de la velocidad superficial que tiene el riachuelo de Huaylacucho.

2

Calculo del a´rea de la secci´on transversal en tres puntos.

3

Calculo de la velocidad media que pasa por el riachuelo.

4

Ubicaci´on del tramo, que tenga ciertas caracter´ısticas para poder realizar las mediciones.

´ MARCO TEORICO

3 3.1

AFORO

la medici´on de la velocidad en una corriente, la informaci´on geom´etrica de la secci´on donde se mide y el registro de los valores de nivel del agua, proporcionan la base para determinar el volumen que pasa por el cauce en la unidad de tiempo; a este proceso de cuantificaci´on se le da el nombre de aforo y se puede aplicar tanto en r´ıos como en canales(Arboleda, Felipe, Yerr´en,2018, p´ag. 13) .

3.2

´ AFORO CON EL METODO DEL FLOTADOR

Este m´etodo es usado en situaciones en las que no se tiene los instrumentos necesarios o situaciones en la que hay excesiva velocidad u objetos que da˜ nen la integridad de los instrumentos. Este m´etodo se basa en utilizar objetos que floten y permitan medir el tiempo que se demora en recorrer una distancia predeterminada. este m´etodo nos ayuda a medir la velocidad superficial del agua y de manera indirecta el caudal, conociendo el a´rea de la secci´on transversal del ri´o(Arboleda, Felipe, Yerr´en,2018, p´ag. 34) . Para los calculos del caudal se utiliza la siguiente formula:

Q=K ∗A∗V

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Vi = e/Ti

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K:factor de correcci´on. V:Velocidad(m/s). e:espacio recorrido por el flotador(m). t:tiempo promedio de recorrido del espacio e por el flotador (s). ´ A:Area de la secci´on transversal(m2 ). Q:caudal(m2 s) .

´ GEOGRAFICA ´ UBICACION 1

´ : Huancavelica REGION

2

PROVINCIA : Huancavelica

3

DISTRITO : Santa Ana

4

LONGITUD : 74°56’29.37.O

5

LATITUD : 12°47’48.28”S

6

ALTITUD : 3751 m.s.n.m.

Leyenda

ZONA DE AFORO

Elemento 1

Rio Huaylacucho

Elemento 2 ZONA DE AFORO

➤

4

N

Image Image © © 2020 2020 CNES CNES // Airbus Airbus

100 m

© © SPOT SPOT IMAGE IMAGE Image © 2020 CNES / Airbus © SPOT IMAGE

Figura 1: Elaboraci´on propia

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MATERIALES E IMPLEMENTOS

5.1

´ FLEXOMETRO

Se compone de una cinta que nos ayuda a medir longitudes como el espejo de agua, las alturas en cada tramo y la distancia entre la secci´on de control inicial y final.

5.2

ESTACAS

Son barras de madera que nos sirvieron para amarrar en ellas la lana y as´ı delimitar el tramo en el que trabajamos y tambi´en lo utilizamos para medir la profundidad junto con el flex´ometro.

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5.3

BOLAS DE TECNOPOR Y CORCHO

Son objetos flotantes que nos sirvieron para medir la velocidad superficial del agua. Probamos con bolas de tecnopor de distintos tama˜ nos y un corcho, nos dimos cuenta que la bola de tecnopor grande avanzaba m´as lento y sol´ıa haber datos at´ıpicos, por lo cual pensamos que el viento influenciaba m´as en esta por su tama˜ no.

5.4

´ CRONOMETRO

Es un reloj de presici´on, lo utilizamos para medir el tiempo de recorrido por las bolas de tecnopor y el corcho en el tramo seleccionado para el aforo.

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5.5

CUERDA O LANA

Lo utilizamos para delimitar el tramo en el que se trabaj´o, tambi´en, para se˜ nalamos sobre la lana los puntos en el que se medir´a la altura.

5.6

NIVEL DE MANO Lo utilizamos para asegurarnos que las medidas tomadas sean perpendiculares.

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5.7

IMPLEMENTOS 1

Protector

2

Chaleco

3

Botas de jebe

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PROCEDIMIENTOS

fuente: Elaboraci´on grupal. Figura 2: En primer momento, para realizar ´este proyecto se hizo un reconocimiento del lugar o terreno de trabajo, donde buscamos un tramo lo mas recto posible ya que esto nos ayudar´a a que los resultados sean aproximados al valor real. El tramo que cumple las condiciones necesarias para un mejor aforo se encontr´o en la uni´on de los riachuelos de Pueblo Libre y Huaylacucho.

fuente: Elaboraci´on grupal. Figura 3: Luego, determinamos las tres secciones transversales, inicial, final y una entre ´estas, delimitandolo con estacas. A partir de las estacas de la secci´on inicial, medimos 3 metros hasta las estacas de la secci´on del medio y 2 mas hasta la secci´on final. La secci´on que se encuentra en el medio solamente nos servir´a para hallar el a´rea.

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fuente: Elaboraci´on grupal. Figura 4: Luego de poner las 6 estacas delimitamos con un cordel la secciones transversales en el tramo que se va a aforar el riachuelo y debe ser atado lo mas ajustado posible para que no se mueva y haya menor error en la medida de la altura para hallar el a´rea.

fuente: Elaboraci´on grupal. Figura 5: Con un nivel de mano nos aseguramos que el cordel atado este al mismo nivel en ambas orillas, ya que las mediciones de la altura se tomar´a desde el fondo del r´ıo hasta el cordel, debido a que se facilita la lectura a la altura del cordel que en la superficie libre del agua porque ´esta sube y baja; ya despu´es se le restara a cada lectura la altura entre la superficie libre de agua y el cordel. INGENIER´IA CIVIL

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fuente: Elaboraci´on grupal. Figura 6: Luego medimos el ancho del r´ıo en las tres secciones.

fuente: Elaboraci´on grupal. Figura 7: Despu´es de medir dividimos la distancia en partes iguales, y marcamos sobre la lana con un corrector a cada 20 cm para cada secci´on.

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fuente: Elaboraci´on grupal. Figura 8: Ya que est´an los puntos marcados realizamos la mediada de la profundidad en cada punto con un palo de escoba ya pegado con una cinta m´etrica y un nivel de mano para que el palo de escoba este en 90° o recto al piso.

fuente: Elaboraci´on grupal. Figura 9: Finalmente, anotamos el tiempo recorrido desde la secci´on inicial hasta la final por el flotador.

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´ CALCULO DE DATOS Para el calculo del caudal se sabe que: Q = K . Vs .A Q : Caudal. K : Coeficiente de correcci´on. Vm : Velocidad superficial. ´ A: Area. Por tanto primero buscamos el factor de correcci´on de acuerdo a la figura 1 .

Figura 10: Factor de correcci´on Ahora buscamos la velocidad media, que seria la multiplicaci´on de la velocidad superficial por 0.5 (coeficiente de correcci´on), antes de ello para hallar la velocidad superficial tenemos que dividir la distancia de A-A’ a B-B’ sobre el tiempo promedio del flotador.

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7.1

´ ´ TRANSVERSAL Y VELOCIDAD CALCULO DE SECCION

Figura 11: Analisisdel tiempo Al analizar los datos de la figura 2 del tiempo podemos ver que no tenemos datos at´ıpicos por lo tanto podemos usas todos los datos obtenidos.

Figura 12: DATOS DEL TIEMPO

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Ahora calculamos la velocidad superficial, sabiendo que el tramo estudiado tiene 5 metros de longitud: Vsuperf icial = Vsuperf icial Vsuperf icial

e

Tpromedio 5 = 3,565 = 1,403

Ahora calcularemos la velocidad media: Vmedia = Vsuperf icial ∗ K Vmedia = 1,403 ∗ 0,5 Vmedia = 0,701

7.2

´ CALCULO DE AREA

Primeramente vamos a escoger el ´area m´as regular posible a simple vista usando el programa HEC-RAS y de ah´ı reci´en calcularemos su a´rea por m´etodo trapecio.

´ Figura 13: Area secci´on A

Al analizar podemos ver que la secci´on 3 es la mas regular, por tanto hallaremos su ´area.

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´ Figura 14: Area secci´on B

´ Figura 15: Area secci´on C

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para sus calculo usaremos la formula del trapecio: Atrapecio =

Baseinf erior + Basesuperor ∗ Altura 2

Figura 16: Formula del trapecio Como datos tenemos los tirantes de todas las secciones:

Figura 17: Altura de tirantes secci´on A

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Figura 18: Altura de la seccIon B

Figura 19: Altura de tirantes de la secci´on C

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Teniendo la altura de los tirantes de la secci´on C obtuvimos:

´ Figura 20: Area de la secci´on C Finalmente hallaremos el caudal : Q = A ∗ Vmedia Q = 1,382 ∗ 0,701 Q = 0,97 m3 /s

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CONCLUSIONES 1

El c´alculo del tiempo promedio depende del tipo y forma de flotador que se utiliza

2

EL caudal que pasa por el riachuelo de Huaylacucho es de 0.969 m3 /s

3

La secci´on transversal del ´area m´as regular es: 1.382 m2

4

La velocidad media que pasa por el riachuelo es de:0.701 m/s

5

La velocidad superficial que tiene el riachuelo es:1.403 m/s

6

las lineas de corriente en los riachuelos son alterados por las rocas y por otros factores, por lo que la secci´on transversal y el caudal var´ıan en funci´on del tiempo.

RECOMENDACIONES 1

Para poder calcular el tiempo promedio se deber tener el cuenta el tipo y la forma del flotador que se usa.Los flotadores de grandes dimensiones son afectados por el viento y otro factores por lo que no se recomienda su uso,siendo lo mas recomendable el corcho.

2

Para el calculo m´as preciso del caudal se recomienda que aguas arriba,aguas abajo y en el tramo seleccionado no debe haber obst´aculos como piedras, presas, puentes ya que estos afectan al caudal y alteran las lineas de corriente.

3

Para el calculo del a´rea de la secci´on transversal se debe seleccionar una secci´on transversal dentro del tramo seleccionado que tenga el fondo lo mas uniforme posible, para que el caudal sea uniforme en esa secci´on transversal.

4

Se recomienda realizar las mediciones en un d´ıa templado para que el caudal del ri´o no sea altere por la lluvia ni por el calor.

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BIBLIOGRAF´IA 1

Manual de hidrometr´ıa documento t´ecnico 001 SENAMHI-DHI-2018.

2

Medidas de caudal por medio de flotadores-MECANICA DE FLUIDOS UNDAC.

3

Manual de medici´on de caudales- INSTITUTO PRIVADO DE INVESTIGACION SOBRE CAMBIO CLIMATICO (Guatemala 2017)

4

5

6

R. Bagini ”AFORADOR DE CRESTA ANCHA” folleto Nž 108 del INTA ? Mendoza. (1994). M.A. Kholer, R. K. Linsley y J. L. H. Paulus.”Hidrolog´ıa para ingenieros”. 2da. Edici´on. Editorial Mc Graw-Hill Latinoamerica. (1975) Giles, VR. 1962. Mecanica delos fluidos e hidr´aulica. Trad. Por Jaime Moneva Moneva. 2da. Edici´on. Mexico, McGraw-Hill. 273p.

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ANEXO

Figura 21:

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Figura 22:

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Figura 23:

Figura 24:

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