UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

SEDE REGIÓN CENTRAL JUIGALPA

Juigalpa, Abril 2014

Elaborado por:

Ing. Mario Francisco Castellón Zelaya

MÉTODOS DE AFORO DE FUENTES

SUPERFICIALES

MÉTODOS DE AFORO DE FUENTES

SUPERFICIALES

El tipo de fuente de abastecimiento influye directamente en las alternativas tecnológicas viables. El rendimiento de la fuente de abastecimiento puede condicionar el nivel de servicio a brindar. La operación y el mantenimiento de la alternativa seleccionada deben estar de acuerdo a la capacidad de gestión de los beneficiarios del proyecto, a costos compatibles con su perfil socio económico.

Las fuentes de abastecimiento de agua pueden ser:•subterráneas: manantiales, pozos, nacientes;•superficiales: lagos, ríos, canales, etc.; y•pluviales: aguas de lluvia. Para la selección de la fuente de abastecimiento deben ser considerados los requerimientos de la población, la disponibilidad y la calidad de agua durante todo el año, así como todos los costos involucrados en el sistema, tanto de inversión como de operación y mantenimiento.

La captación de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales, galerías filtrantes y pozos, excavados y tubulares. Las fuentes subterráneas protegidas generalmente están libres de microorganismos patógenos y presentan una calidad compatible con los requisitos para consumo humano. Sin embargo, previamente a su utilización es fundamental conocer las características del agua, para lo cual se requiere realizar los análisis físico-químicos y bacteriológicos correspondientes.

Las aguas superficiales están constituidas por los ríos, lagos, embalses, arroyos, etc.

La calidad del agua superficial puede estar comprometida por contaminaciones provenientes de la descarga de desagües domésticos, residuos de actividades mineras o industriales, uso de defensivos agrícolas, presencia de animales, residuos sólidos, y otros.

En caso de la utilización de aguas superficiales para abastecimiento, además de conocer las características físico químicas y bacteriológicas de la fuente, será preciso definir el tratamiento requerido en caso que no atiendan a los requerimientos de calidad para consumo humano.

AFORO DE FUENTES

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.

La sección de aforo debe de tener una distribución pareja de velocidades, evitándose aquellas en que existan sectores de altas velocidades, aguas muertas, contracorrientes o remolinos, tampoco es conveniente utilizar secciones con lechos fangosos o con mucha vegetación. Secciones próximas a curvas del río deben de evitarse.Conveniente que toda sección de aforo quede aguas debajo de la entrada de cualquier afluente al río, pues si se coloca cerca de la desembocadura posiblemente lo que encontraremos es un remanso.

SECCION DE AFORO

Debe de estar situada sobre un tramo recto del río que cuente con una sección uniforme y una pendiente constante a lo largo del curso. La pendiente debe de ser tal que no ocasione velocidades menores de 0.10 m/s o mayores de 6 m/s.La dirección de la corriente en la estación debe de ser paralela a la del río.La sección de aforo en lo posible debe de ser fácilmente accesible.

SECCION DE AFORO

Existen varios métodos para determinar el caudal de agua:Mediciones con molinetesMétodo volumétricoAforos con vertederosAforos con canales venturiAforos con dilución (químicos)Aforos con flotadores.

Se recomienda preguntar a los pobladores de mayor edad acerca del comportamiento y las variaciones del caudal que pueden existir en la fuente, ya que ellos conocen con mayor certeza si la fuente de agua se seca o no o la variación de los niveles.

METODOS DE AFORO

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.

Q= V/t Donde Q= caudal

V = volumen

t= tiempo

METODO VOLUMÉTRICO

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 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.

METODO DEL VERTEDERO

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

METODO DEL FLOTADOR

Medición de velocidades

Debido a las variaciones de la velocidad del escurrimiento dentro de la sección elegida y a los efectos de facilitar las operaciones en el campo, para la determinación del gasto necesitamos dividir dicha sección en varias subsecciones. El criterio más generalizado para establecer el ancho de cada subsección (o la cantidad de verticales donde medir velocidades), es considerar dentro de cada subsección, como máximo, una variación del gasto del 10 % con respecto al total.

AFORO CON MOLINETE

Método de los dos puntos

Con la hipótesis asumida en el método anterior también se puede demostrar que la velocidad media en la vertical es muy bien estimada con el promedio de las velocidades tomadas a una profundidad de 0,2 y 0,8 del tirante. Este resultado también está avalado por experiencias de campo y es de mejor calidad que el anterior.

U2 = ( V0,2h + V0,8h ) /2

AFORO CON MOLINETE

Aforo por Vadeo

Puede realizarse sólo en cauces poco profundos. Se marca la sección transversal elegida mediante el tendido de un cable para guiar al aforador. Este se introduce en el cauce con botas largas. Ubicando la barra del molinete sobre la línea del cable en coincidencia con las verticales elegidas y posicionándose aguas abajo del mismo mirando hacia una orilla para disminuir las perturbaciones del flujo y determina las velocidades en las distintas profundidades.

MÉTODOS DE AFORO CON MOLINETE

Aforo desde un bote

Es de aplicación en los cursos que no se pueden vadear. Un cable tendido sobre la sección elegida sirve para guiar al bote y asegurar su permanencia en cada vertical de medición; el molinete se hace descender por la proa del mismo, orientada hacia aguas arriba, mediante un cable, accionado por un torno.

MÉTODOS DE AFORO CON MOLINETE

Aforo desde un puente

Consiste en hacer descender el velocímetro mediante un cable accionado por un torno para determinar las velocidades en los puntos elegidos. El efecto del aire y de la corriente sobre el cable induce a dos errores en la medición de la profundidad. Existen fórmulas y tablas empíricas, que permiten corregir el error en la determinación del tirante; aunque esto no soluciona completamente el problema de evaluar las profundidades parciales a las cuales se ha de colocar el velocímetro.

MÉTODOS DE AFORO CON MOLINETE

Aforo desde un puente

Para practicarlo se construyen dos torres en las orillas del curso, las cuales sostienen un cable aéreo, sobre el cual se desliza un carro en el que se autotraslada el aforador con su equipo y desde donde desciende el molinete para efectuar las mediciones.

También existe la posibilidad de que el aparato sea dirigido desde la orilla mediante tornos y equipos especiales. Esto evita el riesgo que corre el aforador en las grandes crecidas. Este sistema es utilizado en estaciones permanentes pues su instalación demanda un costo elevado.

MÉTODOS DE AFORO CON MOLINETE

Cálculo de caudales

Existen varias maneras de determinar el gasto en función de los datos obtenidos en campaña. Una de ellas consiste en tomar las subsecciones de forma que la vertical en que se midió la velocidad quede centrada o sea que se promedian las distancias entre verticales. El gasto queda expresado como:

Q1 = Ui hi ( wi + wi+1 ) / 2

MÉTODOS DE AFORO CON MOLINETE

CUADRO 2.- AFORO Y CÁLCULO DE CAUDAL PUENTE JACKSON

Río: _Sconfra_   Cuenca:___N° 61______ Molinete N°: 601156 Tipo: SIAP BOLOGNA  

Estación: Puente Jackson Fecha: 13/10/2013 Rotor: Hélices  

Hora Inicial: 11:35 AM Hora Final: 12:15 AM Número del aforo desde la última calibración: ______

Nivel Inicial: __1.08_m__ Nivel Final: __1.06 m____ Ecuación de Calibración: V = 0.037+0.262N/T  

Ancho Total: 3.30 m Ancho Útil: 2.65 m Método de Aforo: Vadeo  

Velocidad Media: 0.14 m/s Caudal: 0.33 m3/s    

Área de sección: 2.18 m2    

                             

Distancia desde PR (m)

X0 (m)

Profundidades (m) Revoluciones Velocidades (m/s) Sección Caudal Parcial (m3/s)PT (m) % PA N° T (seg) N/T VP VMV VM

PM (m)

AP (m) SP (m2)

0.93   0.98 20% 0.20 29 60 0.48 0.160.16 0.08 0.49 0.97 0.48 0.04

  0.93   80% 0.78 26 60 0.43 0.15           

1.93   1.06 20% 0.21 37 60 0.62 0.200.18 0.17 1.02 1.00 1.02 0.17

  1   80% 0.85 27 60 0.45 0.15           

2.93   0.96 20% 0.19 33 60 0.55 0.180.18 0.18 1.01 0.68 0.69 0.12

  0.37   80% 0.77 32 60 0.53 0.18           

3.30                            

OBSERVACIONES:                TOTAL

2.65 2.18 0.33

                    m m2 m3/s

OPERADOR: Ing. Mario Castellón Zelaya CALCULADO POR: Ing. Mario Castellón Zelaya  

  REVISADO POR: Ing. Mario Castellón Zelaya  

                             

PR: Punto fijo de Referencia     T: Tiempo de aforo       VM: Velocidad Media

PT: Profundidad Total N/T: Revoluciones por minuto PM: Profundidad Media

PA: Profundidad de Aforo VP: Velocidad Puntual AP: Ancho Parcial  

N: Número de revoluciones     VMV: Velocidad Media Vertical   SP: Sección Parcial