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METODOS DE AFORO DE CAUDAL

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by

Jorge Cruz

on 3 September 2014

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METODOS DE AFORO DE CAUDAL
camilo poveda
cristina fajardo
cristian rochel
tatiana ortiz

universidad francisco de paula santander ocaña
facultad ciencias agrarias y del ambiente
ingenieria ambiental
ocaña - 2014
gestion de residuos liquidos
Doc: yenny lozano lazaro
Metodos De Aforo De Caudal?

Es necesario medir la cantidad de agua de las fuentes, para saber la cantidad de población para la que puede alcanzar. El aforo es la operación de medición del volumen de agua en un tiempo determinado. Esto es, el caudal que pasa por una sección de un curso de agua. 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.
Métodos de Aforo Directo

Expresan el caudal como una función de volumen sobre tiempo
(Q = V / t )
. Entre ellos se tienen el aforo
gravimétrico
,
volumétrico
,
químico
y los medidores de hélice, fabricados de acuerdo con el mismo principio. Otro método de aforo directo consiste en medir el descenso en el nivel del agua y el tiempo de vaciado en un depósito con dimensiones conocidas.

Aforo
Volumétrico
:

Permite medir pequeños caudales, como los que escurren en surcos de riego, pequeñas acequias o tuberías. El método requiere de:
• Depósito (balde o tambor ) de volumen conocido en el cual se colecta el agua.
• Cronómetro para medir el tiempo de llenado del depósito.
• Repetir 2 ó 3 veces el procedimiento y promediar para asegurar mayor exactitud.

Aforo

gravimétrico
:

Se sigue un procedimiento similar al anterior, pero el volumen colectado de agua en el intervalo de tiempo cronometrado, en lugar de medirse se pesa, y el peso (W) de agua se transforma a volumen, dividiéndolo entre el peso específico γ del fluido a temperatura de prueba.
El recipiente vacío debe ser previamente destarado y, una vez lleno, debe pesarse en la misma balanza. Mediante el método gravimétrico, el caudal aforado se determina con el siguiente razonamiento:

Aforo

Químico
o del Trazador:

Esta técnica se usa en aquellas corrientes que presenten dificultades para la aplicación del método área velocidad o medidas con estructuras hidráulicas, como en corrientes muy anchas o en ríos torrenciales.

Los trazadores pueden ser de tres tipos:
1)
Químicos:
de esta clase son la sal común y el dicromato de sodio.

2)
Fluorescentes:
como la rodamina

3)
Materiales radioactivos:
los más usados son el yodo 132, bromo 82, sodio.

La sal común puede detectarse con un error de 1% para concentraciones de 10 ppm (partes por millón).
La sal común puede detectarse con un error de 1% para concentraciones de 10 ppm (partes por millón). El dicromato de sodio puede detectarse a concentraciones de 0.2 ppm y los trazadores fluorescentes con concentraciones de 1/1011. Los trazadores radioactivos se detectan en concentraciones muy bajas (1/1014). Sin embargo su utilización requiere personal muy especializado.

El método de los trazadores puede implementarse de dos maneras:
a) Inyectar rápidamente un volumen de trazador. Este método es llamado también método de integración. Supóngase que en una sección 1 de un río se adiciona un pequeño volumen de trazador V1 con una concentración alta C1. Si existe en el río una concentración, Co, el perfil de concentraciones en el rió se comporta con el tiempo así:

FIGURA Perfil de concentraciones en el rio.
Por continuidad se tiene:

Dónde:

Q = Caudal de la corriente que se desea conocer
C1= Concentración del trazador
V1= Volumen del trazador
C2= Función que define la concentración del trazador, en el punto de control en funciónde t.
Co= Concentración encontrada en el rió antes de la dosificación resolviendo la ecuación para Q se tiene:

b) Inyección a caudal constante. En los aforos químicos o radioactivos se añade de forma continua y constante una concentración conocida (C1) de una sustancia química o radioactiva a la corriente cuyo caudal (Q) desea determinarse.
Inyección a caudal constante.
Por la estequiometría de las reacciones químicas, cuando un caudal constante (q) de una solución salina es descargado dentro del caudal (Q), conteniendo las mismas constituyentes a la concentración (C2), la mezcla resultante de caudales (Q + q) alcanzará una concentración (C) proporcional a las concentraciones iniciales (C1 y C2) de los caudales antes del mezclado, como lo indica la siguiente expresión:

Dónde:

Q = Caudal de la corriente aforada en l/s o en m³/s.
q = Caudal del trazador o de la solución salina aplicada, en l/s o en m³/s.
C1 = Concentración del trazador o de la sustancia química en la solución.
C2 = Concentración del trazador o de la sustancia química antes de la aplicación.
C = Concentración del trazador o de la sustancia química después de la aplicación

2) Métodos de Área-Velocidad
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

Método del flotador
Este método relaciona el área de la sección que conduce agua y la velocidad de escurrimiento. Se utiliza en canales y acequias y da sólo una medida aproximada de los caudales, siendo necesario el uso de otros métodos cuando se requiere mayor precisión.

La metodología es la siguiente:
• Se elige un tramo del canal que sea recto y de sección transversal uniforme, entre 10 y 30 metros de largo, donde el agua escurra libremente. Figura 1.
• Para determinar la velocidad que lleva el agua en esa sección, se marca en el terreno la longitud elegida y se toma el tiempo que demora un flotador en recorrerla.
• 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.
• Determinación de velocidad. Se divide la longitud del tramo por el tiempo que tarda el flotador en recorrerla.

Método con tubo de Pilot

Su mayor aplicación se encuentra en la medición de velocidades en flujo a presión, es decir, flujos en tuberías. Sin embargo, también se utiliza en la medición de velocidades en canales de laboratorio y en pequeñas corrientes naturales.
Es tubo de pitot permite medir la velocidad de la corriente a diferentes profundidades, por lo cual se puede conocer la velocidad media en la sección, que multiplicada por el área de ésta, produce el caudal de la corriente.

Un tubo de Pitot consiste enun tubo de material transparente con una extremidad doblada en dirección a la corriente del agua, como muestra la Figura:
Método del Molinete Hidrométrico

Los molinetes son aparatos constituidos de paletas, las cuales, impulsadas por el líquido, dan un número de revoluciones proporcional a la velocidad de la corriente.
Existen dos tipos de molinetes, el de cazoletas y el de hélice, los cuáles pueden ser montados sobre una varilla para el aforode corrientes superficiales osuspendidos desde un cable durante el aforo de ríos, diques profundos, etc.
a) De eje vertical o cazoletas: Tipo Price, de origen norte-americano.
b) De eje horizontal o de hélice: Más comunes en Europa

Canoa Parshal

Es una estructura que puede ser construida en diferentes materiales como metal, cemento, madera o fibra de vidrio, su construcción es compleja y sus dimensiones específicas dependen del caudal que se requiera medir. Su principal característica es el cambio de pendiente de su fondo y el angostamiento de su garganta.
Como ventajas, no necesita caída libre de agua ya que no produce elevación del nivel, se puede adaptar a cauces poco profundos y baja pendiente, no acumula sedimentos, es de fácil mantención, su precisión es independiente de la velocidad de aproximación del agua a la estructura.
Presenta algunos inconvenientes como alto costo de fabricación y el estricto cuidado en las dimensiones de sus piezas para el rango de caudales a medir.

"La educación es el gasto para la defensa más efectivo que existe"
Jc.
Gracias
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