UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVAFACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLESDEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS AMBIENTALES

TRABAJO ENCARGADOMEDICION DE CAUDAL POR EL METODO DEL FLOTADOR Y MANNING

EJECUTOR:ALVARADO GARAY, Susan GAMARRA ATENCIO, Thala GARCA MARN, Luisa RAMOS ESTELA, Leoncio SARAVIA DVILA, LizinkaDOCENTE:Ing. CHAVEZ ASCENCIO, Ricardo M.

CURSO:HIDROLOGIA

FECHA DE ENTREGA:26de Noviembre del 2014

TINGO MARIA, PER2014

I. Introduccin

La cantidad que suele escurrir muchas bases por los ros, quebradas, cunetas y calles es producto de las precipitaciones efectivas, las cuales se las conoce como escorrenta, la cual es de mucha importancia tanto para la agricultura, como tambin lo es para determinar la magnitud de muchos proyectos de ingeniera y la viabilidad o no de su desarrollo.

Los caudales son muy variables de acuerdo a la estacin climtica, condicin del suelo, intensidad de la precipitacin, presencia de cultivos etc.; pues estos factores suelen disminuir la precipitacin efectiva.

Los caudales suelen aumentar mayormente unas oras despus de ocurrida la precipitacin ,este tiempo es determinado por la forma de la cuenca, pendiente de la cuenca la distancia al punto ms lejano; cuando la precipitacin efectiva del punto ms lejano se deposita en el cauce es ah donde se suele alcanzar el caudal mximo, dicho caudal es muy til para el diseo de defensas ribereas ya que ellos determinan el nivel de crecida de los ros , por tanto una variacin en las precipitaciones produce una variacin en los caudales que deben de tomarse en cuenta para dichos fines.

1.1 Objetivo Determinar el caudal de la quebrada Naranjal mediante el mtodo de velocidad y seccin.

II. REVISION DE LITERATURA

2.1. Concepto de CaudalCuando se mide el agua que pasa por un riachuelo o ro, por una tubera, por una seccin normal de una corriente de agua, o cuando se mide el volumen del agua que produce un pozo o una mina o la que entra a o sale de una planta de tratamiento, en una unidad de tiempo, se conoce el caudal.

Por ejemplo, se dice: El caudal de un riachuelo o ro es de tantos metros cbicos de agua por da (m3/da); El caudal de una tubera 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); El caudal de entrada en una planta de tratamiento (esto es, el afluente) es de tantos litros por segundo (L/seg); El caudal que sale de una planta de tratamiento (esto es, el efluente) es de tantos metros cbicos por da (m3/da).

El caudal se define, entonces, como el volumen del lquido que pasa por una seccin normal de una corriente de agua en una unidad de tiempo.Es importante saber cul es el caudal (Q) de una fuente, porque ese caudal flucta segn las condiciones meteorolgicas. En tiempo de lluvias, el caudal es mayor, y ms pequeo al final del estiaje. Cuando se utiliza una fuente (sea un ro o un riachuelo) para el abastecimiento de agua, podemos usar hasta 75% de ella. El resto (25%) debe mantenerse para las poblaciones ubicadas aguas abajo. Una vez conocida la fluctuacin del caudal del ro durante un perodo largo, se puede saber cul es el volumen til o disponible para abastecer a una localidad.

2.2. Mtodos de medicin del caudalLa medicin del caudal o gasto de agua que pasa por la seccin transversal de un conducto (ro, riachuelo, canal, tubera) de agua, se conoce como aforo o medicin de caudales. Este caudal depende directamente del rea de la seccin transversal a la corriente y de la velocidad media del agua. La frmula que representa este concepto es la siguiente:

Q = A x VDonde:Q = Caudal o Gasto.A = rea de la seccin transversal.V = Velocidad media del agua en el punto

2.2.1. Aforos con flotadoresUna forma sencilla de aproximar el valor del caudal de un cauce, es realizar el aforo con flotadores. Por este mtodo, se mide la velocidad superficial (v) de la corriente y el rea de la seccin transversal (A), luego con estos valores aplicando la ecuacin de continuidad, se calcula el caudal con la frmula

Q = v X A

Para realizar este aforo, se debe escoger en lo posible un tramo recto del cauce de longitud L

Medida de la velocidad superficial de la corrienteEl procedimiento para medir la velocidad es como sigue: Medir la longitud (L) del tramo AB Medir con un cronmetro el tiempo (T), que tarda en desplazarse el flotador (botella lastrada, madera, cuerpo flotante natural) en el tramo AB. Calcular la velocidad superficial:v = L/TClculo del rea promedio del tramoPara el clculo del rea hacer lo siguiente Calcular el rea en la seccin A (AA) Calcular el rea en la seccin B (AB) Calcular el rea promedioA = (AA + AB)/2

Clculo del rea en una seccinPara calcular el rea en cualquier de las secciones, hacer lo siguiente: Medir el espejo de agua (T) Dividir (T), en cinco o diez partes (midiendo cada 0.20, 0.30,0.50, etc), y en cada extremo medir su profundidad. Calcular el rea para cada tramo, usando el mtodo del trapecio At = (ho + h1) X T1/ 2 Calcular el rea total de una seccin (VILLON,2002)

2.2.2. Mtodo directoEste es un mtodo hidrulico, llamado de Seccin y Pendiente, en el cual el caudal mximo se estima despus de los pasos de una avenida, con base en datos especficos obtenidos en el campo. Los trabajos de campo incluyen:1. Seleccin de un tramo del no representativo, suficientemente profundo, que contenga al nivel de las aguas mximas.2. Levantamiento de secciones transversales en cada extremo del tramo elegido, y determinar:A1 , A2 = reas hidrulicas.P1 , P2 = permetros mojadosR1, R2 = radio hidrulico

3. Determinar la pendiente S, de la superficie libre de agua con las huellas de la avenida mxima en anlisis.

4. Elegir el coeficiente de rugosidad n de Manning de acuerdo a las condiciones fsicas del cauce (tabla 6.2). En la figura 6.1, se muestran algunas fotos de rugosidades para canales naturales, calculados por the U.S Geological Survey y presentado por Bames en su libro Roughness Caracteristics of Natural Channels.5. Aplicar la formula de Manning

Donde:Q = caudal mximo, m3/s n = coeficiente de rugosidad A = rea hidrulica promedio, m2 R = radio hidrulico promedio, m S = pendiente, m/m

III. MATERIALES Y MTODOS3.1. Ubicacin poltica y geogrficaUbicacin PolticaDepartamento: HunucoProvincia: Leoncio PradoDistrito: Rupa RupaQuebrada: Naranjal

3.2. Materiales 1 Wincha de 30 m. 1 Regla de 30 cm 2 Jalones Flotador (Botella) Cronometro Cuaderno de notas

3.3. Mtodo3.3.1. Aforos con flotadoresPor este mtodo, se mide la velocidad superficial (v) de la corriente y el rea de la seccin transversal (A), luego con estos valores aplicando la ecuacin de continuidad, se calcula el caudal con la formula:Q = v x APara realizar este aforo, se debe escoger en lo posible un tramo recto del cauce de longitud L.

Tramo de un no adecuado para aforo con flotadores

a) Medida de la Velocidad superficial de la corrienteEl procedimiento para medir la velocidad es como sigue: Medir la longitud (L) del tramo AB. Medir con un cronometro el tiempo (T), que tarda en desplazarse el flotador (botella lastrada, madera, cuerpo flotante natural) en el tramo AB.V = L/t

b) Calculo del rea en una seccinPara calcular el rea en cualquiera de las secciones, hacer lo siguiente: Medir el espejo de agua (T).

Dividir (T), en cinco o diez partes (midiendo cada 0.20, 0.30, 0.50, etc.), y en cada extremo medir su profundidad.

Calcular el rea para cada tramo, usando el mtodo del trapecio.

Calcular el rea total de una seccin:

Donde:Al = rea del ladoAn = reas parciales

IV. RESULTADOSHallando caudal para lecho mximo de Quebrada Naranjal L1= 11.90m L2= 13.5 m Cotamax=665 Cotamin = 652 m= 0.019 m/m Se dividi en 6 transectos, cada transecto a 2 metros del siguiente. Velocidad total = 12.704 m/s Velocidad por transecto = 2.117 m/s 1 transecto: m= 0.011 m/m

2 transecto: m= 0.014 m/m

3 transecto m= 0.013 m/m

4 transecto m= 0.014

5 transecto m = 0.013 m/m

6 transecto m= 0.017 m/m

Aplicando Ecuacion de ManningNivelesnYAPRH(RH)2/3S(S)1/2VQ

Descripcin(msnm)rugos.(m)(m2)(m)(m)(m/m)(m/s)(m3/s)

Fondo de cause650,51000,019000

Tiempo de estiaje651,390,0450,883,146,160,510,6370,0190,13781,9536,12

Tirante Normal652,040,0451,535,788,350,690,7820,0190,13782,39713,85

Nivel extraordinario653,600,0453,0926,1238,780,670,7680,0190,13782,35461,47

654,110,0453,634,4248,910,700,7910,0190,13782,42383,42

654,510,045440,8960,550,680,7700,0190,13782,35896,40

655,010,0454,550,1576,470,660,7550,0190,13782,312115,95

655,110,0454,652,1982,740,630,7350,0190,13782,253117,58

655,310,0454,856,7690,540,630,7320,0190,13782,244127,35

655,510,045561,0294,80,640,7450,0190,13782,284139,34

655,650,0455,1563,2096,470,660,7540,0190,13782,311146,02

656,000,0455,573,03111,050,660,7560,0190,13782,316169,17

656,520,0455,9988,09140,420,630,7330,0190,13782,245197,73

Maxima avenida657,170,0456,64101,71153,220,660,7610,0190,13782,331237,08

Hallando Q para el espejo de aguaCuadro 01. Calculo de velocidad Tiempo0.25

5.81

4.78

6.32

6.84

4.32

5.81

5.81

6.32

5.55

4.12

Promedio5.57 s

Cuadro 02. Matriz de datos de Seccin 01 de Quebrada NaranjalNDistancia (m)Profundidad (m)

000

10,250,12

20,50,1

30,750,13

Cuadro 02. Matriz de datos de Seccin 02 de Quebrada NaranjalNDistancia (m)Profundidad (m)

000

10,250,08

20,50,09

30,750,12

410,07

Cuadro 04. Calculo de caudales en cada seccionrea Toral (m2)velocidad ( V)Q (m3/seg)

0.720.0513

0.720.0585

Q Promedio0.0549

V. DISCUSIONUna forma sencilla de aproximar el valor del caudal de un cauce, es realizar el aforo con flotadores. Por este mtodo, se mide la velocidad superficial (v) de la corriente y el rea de la seccin transversal (A), mediante la cual usando la formula en cuestin mencionada en la metodologa, se determina los cuadles en cada seccin registrada, siendo este mtodo el ms preciso en comparacin al resto.La prctica se realizo en la quebrada naranjal en el clculo de caudal de momento en la primera seccin se obtuvo un caudal de 0.0513 m3/s mientras que en la segunda seccin se observo un caudal de 0.0585 m3/s con una diferencia de 0.0072m3/s, la cual se atribuye en la diferencia del tramo del espejo de agua de cada una y variacin en profundidades de la seccin. Generndose as un caudal promedio con valor observado de 0.0549m3/sPara calcular los caudal en pocas de lluvia donde alcanza su mximo se trabajo con tirantes y con datos observados que se muestra en los resultados insertando datos en el programa Hcanales, si bien hay cierta variacin entre los caudales en las 6 secciones tomadas, se entiende que esta varia por el rea hidrulica para lo cual se toma un promedio el cual sera de 116.39 m3/sBRABBEN 1981, menciona que existen valores para trabajar la ecuacin de manning debido a las condiciones observadas de la quebrada se considero trabajar con un valor de 0.045, posteriormente a ello con la ecuacin de Manning se obtuvieron los caudales mximo con los cuales se elaboro una curva de tendencia la cual cuenta con R = 0,9973.El problema principal es medir la velocidad media en los canales o cauces ya que la velocidad vara en los diferentes puntos al interior de una masa de agua (VILLON 2003), lo mencionado es cierto y eso lo podemos observar en cuadro N 1, en algunos puntos la velocidad de la es corriente varia considerable te, para ello es necesario hacer varias mediciones y tomar el valor promedio ya sea por los diferentes mtodos para hallar el caudal de un tramo del rio.

VI. CONCLUSION

Se llega a concluir que para hallar la velocidad de quebrada naranjal el mtodo del flotador es un mtodo muy eficaz para determinar la velocidad.La quebrada Naranjal al momento presenta un caudal bajo, sin embrago en el clculo que se hizo cuando alcanza su mximo hay una crecida considerableSe realizo la medicin del caudal en un tramo de la quebrada naranjal.La prctica de medicin de caudales fue realizada con mucho xito ya que obtuvimos un mnimo margen de error que se debe a factores como el aire.

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Barnett A.P. y Holladay J.H. 1965. To weigh dry soil in sludge-fast.Agricultural Engineering46(8):451-452. Brabben T. 1981. Use of turbidity monitors to assess sediment yield in East Java, Indonesia. En:Erosion and Sediment Transport Measurement.IAHS Pub. 133, pgs. 105-113. VILLON, M. 2003. Hidrologa. 2 edit. Editorial Villn. Lima- Per. 430p. En Lnea http://www.ciclohidrologico.com/escorrenta_superficial]: ftp://ftp.fao.org/FI/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6705s/x6705s03.htm