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ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

HIDROMETRIA

Ing. Jorge Ruiz

May- Jul 2015

Introducción La palabra hidrometría proviene del griego hydro- ‘agua’ y –metría ‘medición’. Entonces, hidrometría significa ‘medición del agua’, sea el agua que corre en un riachuelo o en un río, la que pasa por una tubería, la que se produce en un pozo, la que llega a —o sale de— una planta de tratamiento, la que se consume en una ciudad, industria o residencia, etcétera. La Hidrometría se encarga de medir, registrar, calcular y analizar los volúmenes de agua que circulan en una sección transversal de un río, canal o tubería en la unidad de tiempo. La hidrometría tiene como propósitos medir el agua, planear, ejecutar y procesar la información que se registra en un sistema de medición; a través del cual se puede: a) Conocer el volumen de agua disponible en la fuente (hidrometría a nivel de fuente natural). b) Conocer el grado de eficiencia de la distribución (hidrometría de operación). Importancia. La hidrometría permite conocer los datos de caudales y volúmenes en forma oportuna. La información hidrométrica también permite lograr una mayor eficiencia en la programación, ejecución y evaluación del manejo del agua en un sistema hídrico. El uso de una información hidrométrica ordenada permite: a. Dotar de información para los pronósticos de la disponibilidad de agua, esta información es importante para elaborar el balance hídrico y planificar la distribución del agua de un sistema. b. Monitorear la ejecución de la distribución del agua de riego. c. La información hidrométrica también permite determinar la eficiencia en el sistema de riego y de apoyo para la solución de conflictos. Puntos de control. Son los lugares donde se registran los caudales de agua que circulan por una sección hidráulica que pueden ser: estaciones hidrométricas, estructuras hidráulicas, compuertas, caídas, vertederos, medidores Parshall, miras, etc.

Conceptos generales. Caudal Es la cantidad de agua por unidad de tiempo que circula por una sección hidráulica cualquiera, sea riachuelo, quebrada, rio, canal, tubería, pozo, orificio etc.  El caudal de un río o canal es de tantos metros cúbicos de agua por segundo (m³/s);  El caudal de una tubería es de tantos litros por segundo (L/seg);  El caudal de un pozo o de una mina es de tantos litros por minuto (L/min);

Aforos en ríos Sección de Medición El lugar donde se va ha efectuar la medición de la velocidad del agua, se conoce como la sección transversal del curso de agua, esta debe estar ubicada en un tramo del cauce o canal donde el flujo de agua tenga las siguientes características: 1) El tramo del río que se escoja para medir el agua debe ser en lo posible recto, en una distancia de 50 a 100 metros, tanto aguas arriba como agua abajo de la estación de aforo. En este tramo recto, no debe confluir ninguna otra corriente de agua. 2) La sección de control debe estar ubicada en un tramo en el cual el flujo sea calmado y con flujo constante, por lo tanto, libre de turbulencias, y donde la velocidad misma del corriente este, dentro de un rango que pueda ser registrado por un aforador. (0.1m/s 4m/s). 3) El cauce del tramo recto debe estar limpio de malezas o matorrales, de piedras grandes, bancos de arenas, etc. para evitar imprecisiones en las mediciones de agua. Estos obstáculos hacen más imprecisas las mediciones en épocas de estiaje.

Medición del caudal Es la cuantificación del volumen de agua que pasa por una sección transversal de un conducto (río, riachuelo, canal, tubería, pozo); también se le conoce como aforo líquido. Para cuantificar la cantidad de agua se puede utilizar las siguientes fórmulas: Q = A x V o Q = Vol / t Donde: Q = Caudal o Gasto (m³/s) A = Área de la sección transversal (m²) V = Velocidad media del agua en la sección hidráulica (m/s) Vol = Volumen (m³ o lt) T= Tiempo (s)

Métodos de Medición Los métodos de aforo más utilizados son: 1. Método del flotador (Empírico) 2. Velocidad y sección (Mecánico y electrónico) 3. Estructuras Hidráulicas (Ecuaciones) 4. Método volumétrico (Empírico) 5. Método químico (trazadores) 6. Radar, Acústico y Doppler (Alta tecnología)

Método del Flotador Este método se utiliza cuando no se dispone de equipos de medición; para medir la velocidad del agua, se usa un flotador con el se mide la velocidad superficial del agua; pudiendo utilizarse como flotador, un pequeño pedazo de madera, corcho, una pequeña botella lastrada. Los valores de caudal obtenidos por medio de este método son aproximados, por lo tanto, requieren ser reajustados por medio de factores empíricos de corrección (C) Para el cálculo del caudal se utiliza la siguiente fórmula: Q=C.A.VV=e/t Donde: C: Factor de corrección V : Velocidad (m / s) e : Espacio recorrido por el flotador (m) t : Tiempo de recorrido del espacio «e» por el flotador (s) A : Área de la sección transversal Q : Caudal Método Velocidad - Seccíon Es uno de los métodos más utilizados; para determinar el caudal se requiere medir el área de la sección transversal del flujo de agua y la velocidad media, se aplica la siguiente fórmula: Q=AxV En general en nuestro medio para este método se emplea el molinete manual o electrónico, aunque existen otros métodos como el acústico.  La dificultad principal es determinar la velocidad media porque varía en los diferentes puntos de la sección hidráulica.

Método del molinete (contador digital o auditivo) El molinete realiza la medición de la velocidad (V) a partir del número de revoluciones (n) que la canastilla gira alrededor de su propio eje, provocado por la velocidad del agua en ese punto. Generalmente cada molinete presenta una ecuación de calibración para la transformación del número de revoluciones a la velocidad. EJ: n ( rev. / s ) < 0,80 V = 0,2517 n + 0,014 n ( rev. / s.) 0,80 V = 0,2605 n + 0,007

Ejercicios propuestos Ejercicio: Determine el caudal que circula por el rio a partir de la siguiente información;

Ejercicio: Determine el caudal que circula por el rio a partir de la siguiente información. Se empleó el método del molinete Gurley. Aplique la ecuación característica del molinete V = 0.4672 n + 0.0056 n(rev/s) Grafique la sección de aforo y determine el punto que corresponde a la curva de aforo (altura) para ese caudal

1)

2) Abscisa (m)

Profundidad (m)

Profundidad de observación (m)

Revoluciones #

Tiempo (s)

0 0.5

0 0.116

1.6

0.12

3

0.156

4

0.18

4.5

0

0 0.02 0.052 0.08 0.024 0.06 0.088 0.02 0.06 0.092 0.12 0.028 0.064 0.104 0.132 0

0 23 25 26 18 18 18 21 26 32 32 34 36 38 38 0

30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0

3) Abscisa (m)

Profundidad (m)

Profundidad de observación (m)

Revoluciones #

Tiempo (s)

0

0

0

0

30

2.3

0.73

0.43

14

30

0.58

20

30

0.33

12

30

0.63

24

30

0.88

18

30

0.38

18

30

0.63

30

30

0.38

36

30

1.13

24

30

0.53

18

30

5

8

1.15

1.4

10.5

1.45

13.2

0

0

0

0

Abscisa (m)

Profundidad (m)

Profundidad de observación (m)

Revoluciones #

Tiempo (s)

0

0.15

2

0.16

4

1.2

6

1.19

8

0.72

12.4

0.15

0.15 0.21 0.84 0.2 1.12 0.34 1.59 0.91 0.52 0

0 14 20 12 24 18 30 24 18 0

30 30 30 30 30 30 30 30 30 0

4)